Классификация роторных насосов
Iddc.ru

Все об электрике

Классификация роторных насосов

Роторные (ротационные) насосы: разновидности, конструкция, принцип работы

Насос роторный – это устройство, которое используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить перекачивание различных жидких сред в больших объемах. Различные типы роторных насосов, предлагаемых на современном рынке, отличаются между собой как конструктивным исполнением и техническими характеристиками, так и принципом действия. Разнообразием видов такого насосного оборудования определяется его эффективное использование в различных сферах.

Роторные насосы высокого давления используются в системах охлаждения, обратного осмоса и циркуляции воды или других жидкостей

Принцип работы и виды

Принцип, по которому работают роторные насосы, заключается в следующем. Перекачиваемая жидкость сначала поступает во внутреннюю камеру устройства, из которой она выталкивается вращательными и поступательными движениями, совершаемыми рабочим органом – ротором. Части ротора наряду с внутренними стенками рабочей камеры формируют замкнутое пространство, в которое и попадает жидкость. При уменьшении объема такого пространства, что происходит при движении ротора, жидкость по законам физики выталкивается.

Принцип действия роторного насоса

В зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа роторные (или ротационные) насосы могут относиться к разным категориям. Кроме того, на различные виды роторные насосы делятся и по типу движения, совершаемого их рабочим органом. По этому признаку выделяют устройства роторно-вращательные и роторно-поступательные. Рабочий орган роторных насосов первого типа, как понятно из их названия, совершает только вращательные движения, а в установках второго типа это движение комбинированное – как вращательное, так и поступательное.

Роторно-вращательные насосы в зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа и принципа действия подразделяются на шестеренчатые (зубчатые) и винтовые. В первых рабочая камера формируется внутренними стенками корпуса и зубчатыми колесами, которые делают как с внутренним, так с внешним зацеплением. Изменение рабочей камеры при этом происходит за счет вращения шестерен. Элементами, из которых формируется рабочая камера роторных насосов винтового типа, являются внутренние стенки корпуса и один или несколько винтов. Вращающийся вокруг своей оси винт формирует внутри насоса временные рабочие камеры, которые вместе с транспортируемой жидкостью двигаются вдоль оси винта к нагнетательному патрубку.

Схема роторного пластинчатого насоса

Роторные насосы поступательного типа делятся на шиберные, или пластинчатые, и плунжерные. В устройствах шиберного типа рабочим органом является вращающийся ротор, в продольные прорези на корпусе которого вставляются специальные пластины, называемые шиберами. Ось ротора в таких насосах не тождественна оси цилиндрического корпуса, в котором он совершает вращательное движение. Рабочая камера пластинчатых насосов формируется двумя расположенными рядом шиберами, самим ротором и внутренними стенками корпуса. Чтобы обеспечить герметичность рабочей камеры, создаваемой таким образом, пластины должны плотно прижиматься к стенкам корпуса. Решается такая задача либо за счет центробежной силы, прижимающей рабочую часть пластин к стенкам корпуса, либо за счет специальных приспособлений пружинного типа. Роторные насосы шиберного типа могут отличаться друг от друга конструкцией ротора и оснащаться различным количеством пластин, в зависимости от чего они подразделяются на устройства одно-, двукратного и т.д. действия.

Роторные плунжерные насосы по принципу работы и конструктивному исполнению делят на аксиально- и радиально-поршневые. Их рабочими органами являются плунжеры (поршни), которые совершают одномоментное вращательное и поступательное движение внутри корпуса устройства. Отличие таких роторных машин от обычных поршневых заключается в том, что они могут работать и как насосы, и как гидравлические моторы, то есть обладают обратимостью.

Схема роторного плунжерного насоса

Преимущества и недостатки

Можно выделить несколько наиболее значимых преимуществ использования роторных насосов:

  1. более равномерная, если сравнивать роторные насосы с устройствами возвратно-поступательного типа, подача жидкости в трубопроводную систему (между тем из-за особенностей конструкции роторного оборудования обеспечить полностью равномерную подачу не удастся);
  2. обратимость, то есть возможность использования таких устройств как в качестве насоса, так и в роли гидромотора;
  3. отсутствие клапанов, что способствует снижению потерь мощности и, соответственно, повышению КПД;
  4. высокая производительность благодаря работе на значительно более высоких оборотах, по сравнению с устройствами поршневого типа.

Эффективность процесса перекачивания кулачковым ротационным насосом обеспечивается выверенными допусками между корпусом и ротарами

Если говорить о недостатках, которыми обладает роторный насос, то к наиболее значимым из них можно отнести следующие.

  • К среде, перекачиваемой такими насосами, предъявляются высокие требования, так как она не должна препятствовать плотному прилеганию подвижных рабочих элементов к внутренним стенкам корпуса. В частности, перекачиваемая роторными насосами жидкость должна обладать минимальной химической агрессивностью и не содержать абразивных включений.
  • Роторный насос имеет более сложную конструкцию, если сравнивать его с устройствами возвратно-поступательного типа, что сказывается как на его надежности, так и на стоимости производства и технического обслуживания.

Сферы применения

Благодаря широкой универсальности насосы роторного типа успешно используют для перекачки жидкостей следующих типов:

  • продуктов переработки нефти:
  • химических веществ, в том числе и кислот;
  • лакокрасочных материалов;
  • технических жидкостей различной степени загрязнения;
  • пищевых жидкостей, в том числе и масел и др.

Ротационные насосы с полым вращающимся диском

Рабочим элементом роторных насосов данного типа является полый диск, который в ходе своего вращения в корпусе устройства совершает колебания, что приводит к перемещению жидкости от впускного патрубка к выпускному.

Принцип работы роторного насоса с полым диском

Роторные установки, оснащенные полым вращающимся диском, относятся к самовсасывающим реверсивным устройствам, которые можно использовать даже для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые примеси. Благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа ротационный насос рассматриваемого типа отличается надежностью и долгим эксплуатационным сроком. Для оснащения таких роторных насосов применяют один или два полых диска, вращение которых синхронизируется при помощи специальных механизмов.

Самовсасывающая роторная насосная установка с полым вращательным диском

Среди преимуществ использования роторных насосов с полым диском можно выделить следующие:

  1. возможность запуска без наполнения (жидкость внутри корпуса таких устройств должна присутствовать только перед их первым запуском);
  2. возможность использования для перекачки слишком вязких жидкостей, а также сред, чувствительных к сдвиговым усилиям, благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа устройства (кроме того, невысокая рабочая скорость делает такие насосы более долговечными);
  3. возможность перекачки жидкости в обратную сторону с сохранением всех параметров создаваемого потока;
  4. адаптивность рабочих дисков, что позволяет им самовосстанавливаться при износе и термическом расширении (благодаря данному качеству можно успешно применять такие насосы для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые частицы);
  5. поднятие перекачиваемой жидкости на большую высоту (до восьми метров);
  6. невысокий уровень шума и вибраций при работе;
  7. высокий коэффициент полезного действия;
  8. сохранение производительности на постоянном уровне вне зависимости от степени вязкости перекачиваемой жидкости;
  9. обширный диапазон вязкости транспортируемых жидкостей – от средней до очень высокой;
  10. простота конструкции и, соответственно, технического обслуживания;
  11. компактность и небольшой вес;
  12. возможность перекачивать жидкости, содержащие газ или воздух в небольших количествах;
  13. возможность некоторое время работать на холостом ходу (всухую) без ущерба для технического состояния оборудования;
  14. создание давления потока жидкости в интервале 8–20 бар (в зависимости от модификации устройства);
  15. возможность перекачивать жидкости, температура которых доходит до 280 градусов Цельсия.

Каким бывает и где применяется роторный насос?

Роторные насосы – это техника объемного типа, которая отличается от динамической напорной аппаратуры (центробежной, вихревой и т.д.) способом перемещения жидкостей. Для аппаратов этой категории техники характерны два варианта движения: вращательное или вращательное с возвратно-поступательным действием.

Всевозможные конструктивные варианты исполнения регулируются ГОСТом 17398—72.

Роторные насосы: классификация и принцип действия

Итак, роторные насосы делятся на две основные большие группы:

  • роторно-вращательные;
  • роторно-поступательные. Принцип работы роторного насоса

В свою очередь роторно-вращательные могут быть:

А роторно-поступательные делятся на:

  • шиберные (так называемые ротационные или пластинчато-роторные вакуумные насосы);
  • роторно-поршневые или плунжерные устройства (аксиальные и радиальные).

Кроме того, по принципу строения самого ротора насоса эта напорная техника объемного типа классифицируется как:

  • насос с мокрым ротором;
  • насос с сухим ротором.

Принципы работы роторного насоса

Главной отличительной особенностью роторной техники стало то, что в его конструкции напрочь отсутствуют клапана. Роторно-лопастные насосы работают по принципу взаимодействия жидкости с рабочим органом в подвижных камерах, которые попеременно соединяются с всасывающими и нагнетательными полостями.

Роторный насос работает потому, что постоянно меняется объем рабочей камеры. Сначала жидкость заполняет камеру, а потом выталкивается из нее в нагнетательную область через патрубок. При этом сама рабочая камера выглядит как временно создаваемый замкнутый объем, который ограничивается деталями самого аппарата внутри корпуса.

Изменение объема рабочей камеры в зубчатой аппаратуре происходит за счет вращения шестеренок, в винтовой установке при помощи вращения винта вокруг своей оси. В пластинчато-роторных насосах за счет того, что ротор центробежного насоса с продольными прорезями, куда вставлены пластинки (шиберы) вращаются по оси, которая не совпадает с осью корпуса.

Причем в зависимости от строения ротора и количества шиберов пластинчатый насос по принципу действия может быть однократным, двухкратным, трехкратным и т.д. А чтобы камера вакуумно-пластинчатого роторного насоса замыкалась, должно обеспечиваться достаточно плотное прилегание пластин к корпусу.

Роторный насос плунжерного (поршневого типа) за счет отсутствия клапанов, и, как следствие, возможности совершать обратные поступательные движения, может использоваться в качестве гидромоторов.

Принцип работы роторно-пластинчатого компрессора (видео)

Достоинства и недостатки

Среди недостатков аппаратов этого типа можно выделить всего два основных:

  • повышенное требование к перекачиваемым жидкостям. Они должны быть не абразивными и неагрессивными;
  • сложность конструктивного исполнения может приводить к понижению надежности и увеличению расходов на производство и обслуживание.
Читать еще:  Роспись стен в дизайне интерьера

Зато среди достоинств можно без сомнения выделять такие характеристики как обеспечение процесса самовсасывания без использования вспомогательных приспособлений и скорость вращения на низких оборотах, способность обратного протока жидкостей и адаптационные возможности дисков, большие уровни КПД и высоты всасывания, низкие уровни шума и вибраций, постоянный средний уровень производительности и простота исполнения механизмов.

Насос роторный НР-10М

Кроме того, насос роторный в состоянии работать с жидкостями различного показателя вязкости и температур, а также с различными включениями газа или воздуха, могут некоторое время работать в сухом режиме и обладают способностью самостоятельного дозирования.

Различные модификации напорной аппаратуры роторного типа могут выдерживать давление от 8 до 12 бар. А некоторые виды до 20 бар. И, среди всего прочего техника компактна по дизайну и габаритам, удобна в установке и обслуживании.

Серии и технические характеристики

Роторные аппараты производятся в трех модификациях, которые представлены разными серийными типами моделей: M, D, N, T.

Серия типа М – это модели с одним полым рабочим дисковым колесом, которое может работать с жидкостями средней и высокой вязкости. Эта техника не боится также наличия твердых частиц и примесей в составе перекачиваемого материала.

Аппаратура может выдерживать напор под давлением от 8 до 20 бар, со скоростью до 100 кубических метров в час, пр скорости вращения до 500 оборотов в минуту. Работает в температурном диапазоне от -20 до +280 °C.

Типы используемых фланцевых соединений: UNI PN10, ANSI 150, DIN PN 16. Кроме того, у этого типа аппаратов масса всевозможных видов уплотнения: набивное и картриджное, механическое и радиальное.

Серия типа D благодаря наличию двух импеллеров подходит для работы в трубопроводах, клапанах и фитингах. Здесь два рабочих дисковых колеса и высокая скорость потока. Поскольку оба колеса работают по очереди, создается постоянный поток жидкости и минимизируется уровень вибраций.

Серия N комплектуется одним или двумя импеллерами и опорами выносного типа. Применяются для работы с жидкостями высоких степеней вязкости и отлично справляются с перекачкой субстанций с небольшим количеством инородных примесей. При этом могут обеспечить скорость потока до 90 кубометров в час и крайне низкую пороговую пульсацию.

Серия RA – пластинчато-роторные вакуумные насосы

Серия Т может работать с напором до 4 бар при скорости потока до 3 кубических метров в час на скорости вращения в 950 оборотов в минуту. Температура жидкости может быть от 0 до +100 °C. При этом у нее большая, чем у предыдущей серии пульсация, но серия Т хорошо справляется с перекачкой агрессивных жидкостей и обладает хорошей возможностью дозирования субстанций, которые поступают в аппарат.

Области применения

В нефтехимической промышленности насос вакуумный используют для перекачки легких и тяжелых углеводородов, смазочных масел, битумов и гудронов, бензола и толуола, бензина и фенола, дизельного и нефтяного топлива, сырой нефти, технологических жидкостей и нефтехимических продуктов, а также для любых видов масел.

В химической промышленности этот напорный аппарат может работать с кислотами и растворителями, смазочными маслами и аддитивами, воском, глицерином, латексом и мыльными растворами, щелочными жидкостями и каучуком, жидкой серой и каустичекой содой, крахмалами, пластификаторами и буровыми растворами, волокнистыми полимерами и смолами.

В морской промышленности и кораблестроении их применяют для перекачки танкерных и трюмных жидкостей, нефтяного и дизельного топлива, отработанных масел и сточных вод.

В целлюлозно-бумажной промышленности они качают кислые и каустические воды, изоцианаты и буровые растворы, целлюлозу и крахмалы, волокнистые и клеящие суспензии, краски и чернил, эмалей, пигментов и извести.

В пищевой и фармацевтической промышленности они используются для растительных и животных масел, фруктовых соков, паст и джемов, сиропов и мелассы, животных жиров, лецитина и крема, алкоголя, шоколада, карамели и фаджа, соусов и теста, молочных продуктов и загустителей.

Насос пищевой молочный роторный

В коммунальном хозяйстве широко применяются циркуляционные насосы с мокрым и сухим ротором. При этом насосы с мокрым ротором поддерживают в отопительных системах нужное давление и не нуждаются в смазке и охлаждении. Такой насос для воды самостоятельно смазывается и охлаждается за счет циркулирующей в системе жидкости.

Насосы с сухим ротором приспособлены для работы без непосредственного контакта с жидкостью. Они гораздо более шумные, по сравнению с мокрыми роторными аппаратами, и плохо работают с жидкостями, в которых присутствуют различные примеси.

Подробнее узнать о том, что такое ручной роторный и безмаслянный вакуумный насос, чем отличается насос ручной для бочек и насос вакуумный бочковой можно в других статьях нашего сайта.

Инструменты

Использование роторных насосов связано с необходимостью перекачивания большого объема жидкости. Различают несколько видов роторных насосов, различающихся между собой принципом работы и конструктивными особенностями. Об основных разновидностях роторных насосов и об их устройстве рассмотрим далее.

Оглавление:

Роторные насосы принцип работы и характеристика

Принцип работы роторного насоса состоит в транспортировке жидкости с помощью ее размещения в камере, из которой она выталкивается с помощью вращательных и поступательных манипуляций. Главным рабочим механизмом данных насосов является ротор. В соотношении с его конструкцией, роторные насосы подразделяются на разные виды.

Рабочий механизм роторный насосов постоянно вращается, но несмотря на это принцип работы данного оборудования индивидуален и не схож с динамическими вариантами насосов. В процессе перекачивания жидкости, она попадает в камеру, а ее вытеснение производится с помощью нагнетательного патрубка.

Внутри рабочей камеры роторного насоса создается пространство замкнутого типа, для ограничения которого используются подвижные и неподвижные детали устройства. В процессе работы данное пространство изменяется в объеме. В процессе перемещения деталей подвижного типа рабочая камера изменяется в размере, таким образом, происходит перекачивание рабочей жидкости.

В зависимости от основного движения в роторном насосе, они бывают двух видов – роторного вращение и роторного поступления. Первый вариант основывается на исключительном вращении подвижных частей в насосе, а второй – на комбинации как вращения, так и поступления.

Роторно вращательные насосы бывают зубчатого и винтового типа. Первый вариант отличается наличием рабочей камеры, корпус которой остается неподвижным, а шестерни двигаются в определенном направлении. Рабочая камера изменяется в размере именно благодаря движению шестерней. Данный вариант насосов может иметь как внешнее, так и внутреннее зацепление.

Винтовые насосы характеризуются наличием рабочей камеры, с неподвижным корпусом и подвижными винтами. Винты вращаются вокруг своей оси, благодаря этому создается временная рабочая камера, которая нагнетает жидкость и перекачивает ее. Рассматривая данный вариант насосов, следует выделить пластинчатый и роторно-плунжерный его варианты.

Пластинчатый вариант роторного насоса отличается наличием ротора с продольными прорезями, внутри которых находятся пластинчатые детали. Вращение ротора осуществляется внутри цилиндрического корпуса, при этом, оси ротора и корпусной части между собой не совпадают.

Для ограничения рабочей камеры в цилиндрических насосах используется корпусная его часть и шиберы. Для того, чтобы замкнуть рабочую камеру, шиберы плотно прилегают к корпусной части с помощью использования силы центробежного назначения или специальных пружинистых механизмов, установленных во внутренней части роторного насоса. В соотношении с конструктивными особенностями роторного цилиндрического насоса они имеют однократное, двукратное действие.

Роторные насосы плунжерного действия подразделяются на радиальные и аксиальные. Принцип работы данного насосного оборудования сопоставим с насосом и гидромотором. Данные насосы работают из-за комбинации движений как вращательного, так и поступательного типа.

Преимущества и недостатки роторного насоса

Несмотря на то, что роторные насосы различаются по конструкции, у всех разновидностей данного оборудования, присутствуют такие преимущества:

  • наличие равномерной подачи перекачиваемой жидкости, в соотношении с возвратно-поступательным насосным оборудованием;
  • возможность работы насоса в гидромоторном режиме из-за наличия обратимости;
  • отсутствие клапанов в конструктивном составе насоса, поэтому коэффициент полезного действия и мощность оборудования находится на высоком уровне;
  • частота движений роторного насоса довольно высокая, их быстроходность находится на самом высоком уровне по сравнению с другими альтернативными насосами.

Однако, у насосов роторного типа имеются определенные недостатки, а именно:

  • перекачиваемая среда должна отвечать определенным требованиям регрессивности и не должна оказывать на внутренние детали насоса абразивное воздействие;
  • высокий уровень надежности оборудования, влечет за собой высокую стоимость на его обслуживание и эксплуатацию.

Устройство и схема роторного насоса

Внутри проточной части роторного насоса находится один полый вращающийся диск, который отвечает за совершение вращательных манипуляций и перекачивание жидкости между патрубками.

Насосы, внутри которых находится пустой диск используются в процессе перекачивания жидкостей с твердыми частицами. Однако, они отличаются надежностью, длительностью эксплуатации, низкой скоростью вращения. Возможен вариант установки нескольких полых дисков внутри насоса. Среди преимуществ данного варианта насосов отметим:

1. Возможность самостоятельного самовсасывания. Запуск насоса осуществляется даже в том случае, если в нем отсутствует жидкость.

2. Возможность работы на низких оборотах. Благодаря данному преимуществу насосы имеют возможность перекачивать жидкости высокой вязкости. Работа на низкой скорости обеспечивает длительную эксплуатацию оборудования, высокий уровень его надежности и стойкости к износу.

3. Для того, чтобы очистить нисходящие трубы от жидкости используется функция обратного потока. Использование второго насоса или переключение патрубков не потребуется.

4. Твердые частицы поступают в жидкость благодаря тому, что диск характеризуется высокой адаптируемостью.

5. Значение высоты всасывания роторного насоса составляет более восьми метров.

Читать еще:  Газонокосилка своими руками

6. Низкая шумопроизводительность и низкий уровень вибрации обеспечивает удобство в эксплуатации насоса.

7. Высокий уровень КПД и производительности также является одним из преимуществ данных насосов. Производительность устройства не зависит от уровня вязкости жидкости, которую оно перекачивает.

8. Универсальность применения насоса обеспечивается прежде всего его способностью к перекачиванию разного рода жидкостей.

9. Конструктивные особенности насоса отличаются простотой, так как он содержит в своем составе компактные элементы, легко поддающиеся замене или ремонту.

10. При определенных обстоятельствах нанос способен работать без жидкости.

Принцип работы данного насоса состоит в вращении полого диска, который постепенно соприкасается с внутренними участками на корпусной части. Вследствие этого создается линия, которая отвечает за всасывание жидкости из системы. Благодаря этому жидкость начинает движение. Для управления диском используется мембрана, в процессе этого происходит создание двух раздельных герметичных камер. Вакуумное пространство отвечает за всасывание жидкости во внутрь насоса.

Из-за того, что дисковые роторные насосы содержат в своем составе всего несколько комплектующих, они отличаются длительным сроком эксплуатации, не ломаются и легко ремонтируются. Сфера использования данного рода устройств распространяется на:

  • как летучие, так и вязкие жидкости;
  • смазочные масла и жидкости с повышенной сухостью;
  • жидкости, в составе которых содержаться абразивные вещества;
  • жидкости агрессивного и коррозийного характера;
  • продукты пищевой промышленности.

Классификация роторных наносов и особенности их применения

Существует два основных класса роторных насосов:

  • роторно вращательные насосы;
  • насосы роторно-поступательного типа.

Первый вариант насосов отличается наличием только вращательных движений в процессе перекачивания жидкости. Различают разновидность роторно вращательного насоса, называемую зубастым или шестеренным насосом.

Данный вариант насоса может иметь внутреннее или наружное зацепление. Насос, у которого имеется внешнее зацепление используется для перекачивания жидкостей с высоким уровнем вязкости, у которых присутствуют способности смазывающего типа. Возможность самостоятельного всасывания у таких насосов составляет не более пяти метров. Принцип работы данного механизма основывается на постоянном соединении ведущей и ведомой части механизма. Далее следует процесс приведения ее в движение. В процессе вращения наноса, зубья начинают всасывать жидкость, из-за образования вакуумного пространства. Вследствие образования между зубьями контакта жидкость переносится из одной части механизма в другую.

Второй вариант шестеренного насоса имеет внутреннее зацепление и отличается более компактными размерами. Однако, для изготовления данного устройства потребуется приложить немало усилий, поэтому его стоимость немного дороже. Для того, чтобы привести в действие ведущую шестерню, необходим электрический двигатель. Так как его вал с помощью зубьев захватывает ведущий участок прибора начинается вращение колеса. В процессе вращения происходит освобождение объема, вследствие чего жидкость попадает во внутрь насоса. Перемещение среды осуществляется под действием ее нагнетания.

Роторно поступательные варианты насосов разделяются на:

  • роторно шиберный насос пластинчатого типа;
  • насос роторно поршневой.

Шиберный насос еще называют роторно пластинчатым, данное оборудование является самовсасывающим и отличается объемными размерами. Главной функцией данного насоса выступает перекачивание жидкости, которая характеризуется смазывающими характеристиками, такими как масла или дизель. Насосы способны к всасыванию жидкости в сухом положении и не нуждаются в наличии жидкости рабочего типа.

Принцип работы данного устройства основывается на наличии ротора с эксцентрически расположенными пластинами, внутри которых находятся пазовые участки продольной вариации, называемые шиберами. Для их прижимания к поверхности статора используется центробежная сила.

Из-за эксцентрического расположения ротора, в процессе его вращения пластины постоянно контактируют со стеной корпусной части, вначале входя во внутрь ротора, а затем выходя из него. Из-за этого, жидкость сначала закачивается во внутрь механизма, а затем выходит из него под давлением.

Насос объемный роторный поршневой бывает аксиально поршневым и радиально поршневым. Внутри данного механизма располагаются рабочие детали, которые играют роль нагнетания жидкости. Чаще всего это плунжерные или поршневые элементы. Аксиально поршневые насосы отличаются наличием возвратно поступательных движений, расположенных параллельно по отношению к оси вращения механизма. У радиально поршневых насосов, данное движение осуществляется радиально.

Аксиально поршневые роторные насосы имеют наклонные диски или наклонные шайбы, расположенный в осевом направлении. Довольно популярными остаются аксиальные насосы поршневого типа, имеющие наклонный блок. Для передачи крутящего момента в таких устройствах применяется шатун, расположенный во внутренней части поршней. С помощью данной схемы удается не только уменьшить размеры самого насоса, но и улучшается динамика разгона и торможения работы.

Ручной роторный насос используется в процессе перекачивания материалов горюче-смазочного типа. Чаще всего данный насос изготавливается из чугуна. Выделяют также насос роторный бочковой, выполненный из алюминия, предназначенный для перекачивания бензина. Удобством эксплуатации отличаются насосы, которые различают масло по отдельным резервуарам. Несмотря на доступную стоимость, данные варианты насосов отличаются высоким уровнем надежности и длительной эксплуатацией.

Роторные насосы динамического типа основываются на динамическом принципе работы. С помощью вращения определенного рода элементов, происходит образование кинетической энергии, которая подает давление для перекачивания жидкости. В зависимости от принципа действия, данные насосы бывают вихревыми и лопастными. Роторно лопастный насос не имеет функции самовсамывания. Среди разновидностей лопастных насосов отметим:

  • устройства центробежного, радиального, диагонального и осевого типа;
  • с наличием спирального, кольцевого или направляющего привода;
  • в зависимости от типа жидкости однопроточные и двухпроточные.

Роторно вихревые насосы бывают открытыми звездообразными и закрытыми, имеющими периферийный канал. В зависимости от прохождения потока жидкости вихревые насосы бывают одно- и многоступенчастыми.

В зависимости от сферы использования насосного оборудования, данные устройства подразделяются на насосы питательного, циркуляционного и конденсатного типа.

Пластинчато роторный насос – классификация и конструктивные особенности

В огромном ассортименте насосного оборудования разобраться не так-то просто, как кажется на первый взгляд. Оно классифицируется по нескольким критериям, может входить в разные группы и подгруппы. Промышленностью выпускаются универсальные модели и агрегаты целенаправленного действия. Пластинчато роторный насос относится к объемному вакуумному оборудованию механического действия с вращательным движением. Он используется в разных сферах промышленности, начиная с электроники и небольших химических лабораторий, а заканчивая погрузо-разгрузочными работами объемных изделий и материалов.

Классификация пластинчато роторных насосов

Считается, что именно пластинчато роторные насосы являются самыми распространенными и востребованными среди вакуумного насосного оборудования, работающего в среднем диапазоне глубины достигаемого вакуума. Они предназначены для откачки из герметично закрытых емкостей:

  • воздуха;
  • газов – взрывобезопасных, неагрессивных и нетоксичных;
  • паров без капельной влаги;
  • парогазовых смесей без механических загрязнений.

На рынке присутствуют агрегаты дух основных групп:

Их различия и особенности заключаются в самом названии. Кроме того, оборудование изготавливается в одно- или двухступенчатом исполнении. Вакуумный пластинчато роторный насос последнего типа характеризуется большей мощностью и производительностью.

Показатели технических характеристик рассматриваемого насосного оборудования находятся в широких пределах. Основными из них являются:

  • мощность – от 0,04 до 11кВт;
  • производительность – от 0,12 до 100л/с.

В маркировке отечественных изделий указывается аббревиатура «НВР» и производительность насоса. Если его конструкция является двухступенчатой, то в конце обозначения ставится литера «Д», а если агрегат модернизирован каким-либо образом, то можно увидеть и литеру «М». Модификация моделей указывается в начале маркировки (единица – просто отсутствует). Примером послужит насос 2НВР-5ДМ. Здесь присутствуют все возможные обозначения.

Масса самого компактного пластинчато роторного насоса составляет чуть более полутора килограммов, а вес самого крупного может достигать четверти тонны.


Конструктивные особенности

Основополагающий принцип работы масляных и безмасляных насосов одинаков. Единственным отличием между моделями является присутствие или отсутствие масляной смазки и, соответственно, резервуара для масла.

Внутрь корпуса помещена цилиндрическая камера. В ней находится эксцентрично «посаженное» рабочее колесо-ротор. Оно имеет радиально расположенные прорези, в которых установлены подпружиненные лопасти-лопатки, изготовленные из чугуна или алюминия. Их возвратно-поступательное движение в пазах происходит свободно, подчиняясь лишь физическим законам.

В корпусе имеется всасывающий и отводящий патрубок. К рабочей камере подсоединен электродвигатель и охлаждающий вентилятор. Наличие дополнительных опций зависит от модели пластинчато роторного насоса.

Важной составляющей рассматриваемых агрегатов является присутствие газобалластного устройства. С его помощью отводится конденсат, выпадающий в результате сжатия парогазовой смеси. Хотя газобалласт реально снижает технические характеристики насосного оборудования, он, в то же время, значительно продляет эксплуатационный срок службы насоса.

Принцип работы

Попадающий в рабочую камеру путем всасывания воздух или газ проталкивается к обратному клапану посредством вращения ротора и движения лопаток. В определенный момент происходит перекрытие входного отверстия пластиной, плотно прилегающей к внутренней поверхности камеры. Продвигаясь к выходу, воздух сжимается за счет уменьшения объема рабочего пространства. Далее он под давлением выходит из рабочей камеры через обратный клапан. Более наглядно процесс можно увидеть на нижеприведенной схеме.

Масляные насосы

Вакуумные пластинчато роторные насосы масляного типа оснащаются дополнительным резервуаром для масла. Ряд моделей комплектуется еще и сепаратором для его очистки. В резервуаре имеются отверстия для залива и слива масла, выхлопной патрубок и контрольное окошко, позволяющее определить уровень масляного состава в емкости.

Роль масла в пластинчато роторном насосе заключается в заполнении зазоров, появляющихся между лопатками и прорезями, в которых они располагаются, а также между лопатками и внутренней частью корпуса. Кроме того, масло выполняет функцию охлаждения сжатого в процессе продвижения по рабочей камере воздуха, что предотвращает перегрев насоса.

Сухие (безмасляные) насосы

Отсутствие масляной смазки сказывается на технических характеристиках насосного оборудования. Во-первых, создается меньшая глубина вакуума. Во-вторых, срок эксплуатации рабочих лопаток значительно сокращается. Зато при работе сухого насоса в выпускаемом воздухе отсутствует масляный выхлоп, что позволяет говорить об экологичности оборудования.

Производителей безмасляных пластинчо роторных насосов не так уж и много. Это связано, скорее, с трудностями качественного изготовления продукции, нежели с отсутствием спроса.

Существенным отличием рассматриваемого насоса от масляных аналогов заключается в материале, используемом в производстве лопаток. Вместо металла здесь применяется графитовый композит. Примечательно, что стенки рабочей камеры безмасляного агрегата изнашиваются медленнее за счет постепенного уплотнения камеры графитовыми частицами, появляющимися при истирании пластинчатых лопаток. Также, к плюсам можно отнести и более низкую стоимость оборудования, и отсутствие расходов на периодическую закупку масла.

Читать еще:  Установка коаксиальных котлов: пошаговая инструкция

Огромным минусом сухих насосов считается быстрое истирание графитовых пластин ротора. Их срок службы в 2-3 раза ниже металлических аналогов, предназначенных для масляных моделей оборудования. Деформации приводят к снижению глубины вакуума вследствие утечек воздуха или газа. При этом на выхлопных шлангах слишком быстро начинает образовываться графитовый налет. В определенный момент он начинает выбрасываться наружу, создавая опасные для здоровья условия работы.

Общие свойства и классификация роторных насосов

В роторных насосах взаимодействие рабочего органа с жидкостью происходит в подвижных рабочих камерах, которые попеременно соединяются с полостями всасывания и нагнетания. Это дает возможность исключить из конструкций насосов клапаны.

Отсутствие клапанов позволяет иметь у роторных насосов значительно большую быстроходность, т.е. число рабочих циклов в единицу времени. Кроме того, это обеспечивает роторным насосам и второе отличие от поршневых насосов – обратимость, т.е. практически любой роторный насос может быть использован в качестве гидродвигателя.

Важной конструктивной особенностью роторных насосов является многокамерность. Это обеспечивает им большую равномерность подачи по сравнению с возвратно-поступательными насосами. Однако их подача не может быть абсолютно равномерной, и ее пульсация всегда имеет место. Эта пульсация всегда меньше для насосов с нечетным числом рабочих камер.

Роторные насосы обладают и существенным недостатком, который вытекает из их конструктивных особенностей. дело в том, что жидкость, которую перекачивает роторный насос, должна одновременно обеспечивать смазывание его поверхностей. Поэтому она должна быть чистой и неагрессивной по отношению к материалу насоса, а также обладать смазывающими способностями.

Отсутствие клапанов в роторных насосах повлекло за собой значительное уменьшение гидравлических потерь, что позволяет пренебрегать ими и принимать гидравлический КПД равным единице (ηr = 1). Таким образом, в соответствии с (11.9) полный КПД ηн роторного насоса равен произведению объемного ηо и механического ηм, КПД (ηн = ηоηм).

Роторные насосы имеют чрезвычайно большое разнообразие конструкций. Классификацию этих насосов определяет ГОСТ 17398 – 72, который включает всевозможные конструктивные исполнения. В данном учебнике приводится упрощенный вариант классификации роторных насосов, в которую включены наиболее используемые в машиностроении насосы (рис. 12.3).

Как следует из анализа схемы (см. рис. 12.3), все роторные насосы делятся на две большие группы. В первую группу входят насосы, использующие только вращательное движение. Во вторую группу включены насосы с вращательным и возвратно-поступательным движением.

Из роторно-вращательных насосов наибольшее распространение получили шестеренные насосы, которые применяются практически во всех отраслях машиностроения. Из роторно-поступательных достаточно широко используются пластинчатые и роторно-поршневые насосы.

Шестеренные насосы

Шестеренный насос – это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих герметическое замыкание рабочих камер и передачу вращающего момента с ведущего вала на ведомый. Шестеренные насосы могут быть с внешним и внутренним зацеплением.

Наиболее простым по конструкции и самым распространенным является шестеренный насос с внешним зацеплением (рис. 12.4). Он состоит из корпуса 4 и двух эвольвентных зубчатых колес (шестерен) 1 и З, находящихся в зацеплении. В представленной конструкции ведущей является шестерня 1, а ведомой – 3.

Жидкость во всасывающей полости заполняет впадины между зубьями (в том числе затемненную впадину 2). Затем впадины с жидкостью перемещаются по дугам окружности от полости всасывания в полость нагнетания (показано штрихпунктирной линией). В полости нагнетания каждый зуб входит в соответствующую впадину и вытесняет из нее жидкость (в частности зуб 6 входит в затемненную впадину 5). Таким образом, жидкость вытесняется из впадин в полость нагнетания. Следует иметь в виду, что впадина несколько больше зуба, поэтому часть жидкости возвращается обратно в полость всасывания.

Следовательно, рабочей камерой шестеренного насоса является впадина между зубьями, точнее, та часть ее объема, которую занимает зуб при вытеснении жидкости. Для приближенного определения рабочего объема насоса Wo принимают объемы зубьев и впадин равными. Тогда можно считать, что рабочий объем насоса равен суммарному объему всех впадин и зубьев одной шестерни и может быть определен по формуле

где D – диаметр начальной окружности шестерни; b – ширина шестерни; h – высота зубьев (глубина впадин).

Для анализа влияния параметров зацепления на рабочий объем насоса целесообразно связать его с модулем зацепления. Так как высота зуба равна двум модулям (h = 2m), а диаметр начальной окружности шестерни – произведению модуля и числа зубьев (D = mz), то (12.2) преобразуется в формулу

Формула позволяет сделать вывод, что рабочий объем Wo увеличивается пропорционально числу зубьев z в первой степени и квадрату модуля m. Таким образом, для увеличения подачи насоса целесообразнее увеличивать модуль зацепления m за счет снижения числа зубьев z. На практике обычно применяют насосы с числом зубьев = 8…18.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением получили широкое распространение в машиностроении, так как они просты в изготовлении и надежны в эксплуатации. Эти насосы выпускаются для гидросистем как с высокими давлениями (до 15…20 МПа), таки с более низкими (1..10 МПа). Первые находят применение в гидросистемах тракторов, дорожно-строительных и сельскохозяйственных машин, а вторые используются в станочных гидроприводах и гидросистемах поршневых двигателей. Частоты вращения большинства шестеренных насосов с внешним зацеплением находятся в диапазоне 1000…2500 об/мин. Полные КПД этих насосов обычно составляют 0,75…0,85, а объемные КПД – 0,85…0,95.

Кроме шестеренных насосов с внешним зацеплением, бывают также шестеренные насосы с внутренним зацеплением, когда шестерня меньших размеров располагается внутри более крупного зубчатого колеса. Такие насосы компактнее, но из-за более сложной конструкции по сравнению с насосами с внешним зацеплением они не нашли широкого применения.

Пластинчатые насосы

Пластинчатый насос – это роторно-поступательный насос с рабочими органами (вытеснителями) в виде плоских пластин. Пластинчатые насосы могут быть однократного, двукратного или многократного действия.

На рис. 12.5, а приведена конструктивная схема пластинчатого насоса однократного действия. В пазах вращающегося ротора 4, ось

которого смещена относительно оси неподвижного статора 6 на величину эксцентриситета е, установлены несколько пластин 5 с пружинами 8. Вращаясь вместе с ротором, эти пластины одновременно совершают возвратно-поступательное движение в пазах 7 ротора. Рабочими камерами являются объемы 1 и З, ограниченные соседними пластинами, а также поверхностями ротора 4 и статора 6. При вращении ротора рабочая камера 1, соединенная с полостью всасывания, увеличивается в объеме и происходит ее заполнение. Затем она переносится в зону нагнетания. При дальнейшем перемещении ее объем уменьшается и происходит вытеснение жидкости (из рабочей камеры 3).

Для расчета рабочего объема пластинчатого насоса Wo, может быть использована формула (12.1), при этом объем рабочей камеры Wk следует определять в ее крайнем левом положении, т.е. когда она изолирована от полостей всасывания и нагнетания. В этом случае

где h – высота рабочей камеры (h = 2е); l – средняя длина части окружности, ограниченной двумя пластинами; b – ширина пластины.

Длина l может быть приближенно определена по диаметру ротора D с учетом толщины пластины и числа пластин z, т.е. l = (πD – δz)/z. Тогда с учетом формул (12.1) и (12.3) получим приближенную зависимость для вычисления рабочего объема пластинчатого насоса:

Из анализа последней формулы следует, что для увеличения рабочего объема пластинчатого насоса Wo при сохранении его габаритов, т.е. размеров D и b, необходимо увеличивать эксцентриситет е.

Кроме того, рабочий объем пластинчатого насоса может быть увеличен за счет кратности его работы k, что достаточно широко применяется на практике. На рис. 12.5, 6 приведена конструктивная схема пластинчатого насоса двукратного действия. Внутренняя поверхность такого насоса имеет специальный профиль, что позволяет каждой пластине за один оборот вала дважды производить подачу жидкости, У пластинчатого насоса двукратного действия имеются две области всасывания 9, которые объединены одним трубопроводом, и две области нагнетания 10, также объединенные общим трубопроводом. На практике применяются насосы и с большей кратностью, но их конструкции сложнее, поэтому использование таких насосов ограничено.

Для пластинчатых насосов важным является обеспечение герметичности в месте контакта пластины и корпуса (точка 2 на

рис. 12.5, а). В насосах с высокими скоростями это может быть получено за счет центробежных сил. В конструкции, показанной на рис. 12.5, а, герметичность обеспечивают пружины 8. В некоторых насосах это достигается за счет давления, создаваемого в пазах 7.

В подразд. 12.1 отмечалось, что насосы могут быть регулируемыми, т.е. иметь переменный рабочий объем. Конструкция пластинчатого насоса однократного действия позволяет изменять его рабочий объем в процессе работы. для этого достаточно сделать вал ротора подвижным относительно корпуса. Тогда при смещении ротора 4 влево можно не только уменьшить величину е, а следовательно, подачу насоса, но и изменить направление потока жидкости (при е

Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector