Шестеренные насосы устройство и принцип действия: Шестеренные насосы устройство и принцип действия

Содержание

принцип работы и устройство, характеристика, виды

За перемещение материалов в жидком состоянии отвечают различные типы насосов. Модификации различаются по параметрам давления на выходе, габаритам, производительностью в целом. При наружном использовании размеры не имеют значения, однако при использовании при ограниченном пространстве, в особенности под капотом автомобиля, имеют большую роль. Наиболее распространенный вид гидравлического механизма для различных жидкостей является шестеренчатый насос.

Шестеренчатый насос

Содержание

Общее описание и назначение шестеренчатых насосов

Перемещение жидкостей по магистралям различного типа происходит использованием гидравлических насосов. Существует три основные категории устройства:

роторный;
шестеренчатый;
мембранный тип.

Области применения шестеренчатого насоса являются среды, имеющие необходимое стабильное давление. Устанавливается система основным способом на автомобили, для перекачки масла и гидравлических составов. Шестеренчатый насос способен длительно обеспечивать всю систему необходимым давлением, практически не перегревается. Бесперебойная подача масла необходима для сохранения ресурса трущихся деталей, долговечной работы двигателя.

Шестеренчатый насос омывателя заднего стекла

В автомобилях, комплектующихся картером сухого типа, оборудованным дополнительным масляным баком, механизм отвечает за перегон жидкости из одной емкости к другой. Шестеренные насосы для масла используется для прогона масла за счет системы, состоящей из двух элементов. Первая шестеренка стабильно закреплена на валу, вторая именуются ведомой, находится при постоянном контакте с первым элементом. Нагнетание жидкости происходит за счет конструкции зубьев, они выполняют роль лопастей, захватывают масло.

Шестеренчатые механизмы подразделяются на два основных вида. Конструкция, имеющая внутреннее зацепление применяется при системах, где необходима компактность, надежность и высокая производительность. Разновидность насосов зацеплением наружного типа обладают более простой конструкцией, повышенной мощностью, однако имеют большие габариты.

Промышленный насос

Кроме автомобильной промышленности, шестеренчатые установки имеют крупную область применения. Существуют различные категории, различающиеся по уровню давления, от низкой до высокой системы оценки. Системы низкого давления рассчитаны на мощность до 5 бар, используются для перекачки изделий густого состава, средние – рассчитаны до 30 бар, применяются в гидравлических системах станков. Насосы высокого давления обладают производительностью до 70 бар, применяются некоторыми типами промышленного оборудования.

Принцип работы

Основной принцип нагнетания масла происходит образованием вакуума, за счёт движения шестеренок. Конструкциями применяется две шестеренки, одна из которых имеет приводной вал, соединяется ведомой шестерней. Вращение элементов происходит в разные стороны, поэтому местом сцепления производится всасывание и нагнетание жидкости. При процессе происходит забор состава в полость, после этого переход к области нагнетания и трубопровод. Шестеренный насос исключает обратную течь жидкостей, по причине плотного расположения зубьев между собой и корпусом.

Принцип работы внутреннего шестеренчатого насоса состоит по тому же принципу, но имеет некоторые отличия. Привод вращает ведущую шестеренку, внешнее соединение, соприкасаемое корпусом. Процесс всасывания выполняется созданным вакуумом, для предотвращения текучки масла в обратную сторону установлен серповидный уплотнитель, который играет роль клапана. Работа шестеренчатого насоса регулируется параметрами оборотов вала, максимальное давление может быть выставлено клапаном.

Технические характеристики

Принцип работы состоит из работы множества элементов, которые имеют различные характеристики. Для более полного понятия работы шестеренного насоса, важно изучить конструкцию, основные составляющие:

Рабочий объем измеряется кубическими сантиметрами, показатель основывается на объеме жидкости, выдаваемой за полный оборот вала.
Вытеснение измеряется в литрах за минуту, этот параметр также именуется производительностью механизмов.
Параметр установки корпуса принимающей станции относительно подающей жидкости именуется вакуумметрической высотой. Следует внимательно изучить параметр, т.к. при рекомендуемой высоте не более двух метров, шестеренчатый механизм не будет выдавать требуемого давления при превышении данного параметра. Обуславливается воздействием атмосферного давления во всасывающей камере и окружающей среде, а также мощностью электропривода.
Объемный КПД отвечает за параметр коэффициента подачи. Допустимые утечки из зазоров, соединений насоса, которые могут присутствовать из-за изношенных уплотнителей внутри корпуса. Шестеренчатый насос рекомендуется устанавливать, как можно ближе к емкости, чтобы избежать потери энергии на всасывание. Давление на входе может быть понижено по причинам слишком длинного соединения.
КПД гидромеханического типа указывает на потери вследствие трения масел о корпус насоса, последующие соединения.

Конструкция шестеренчатого насоса

Существуют основные параметры, такие как крутящий момент, номинальная мощность. Насос подбирается при соответствии поставленным задачам, мощность должна быть установлена с небольшим запасом, во избежание перегревов, поломки трущихся частей.

Классификация

Шестеренчатые насосы различных категорий распространены в химической, пищевой, строительной промышленностях.

Основным назначением является перекачка смазочных материалов или охлаждающей жидкости.

Зубчатый насос может подразделяться на виды конструкций, имеются шестерни внешним и внутренним зацеплением. Каждая из систем имеет отличительные стороны, достоинства и недостатки.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением

Конструкция агрегата внешнего типа сцепления шестерен подразумевает постоянное соприкосновение деталей. Шестерни на корпусе вала могут быть расположены разным соотношением, имеются три основных типа:

шевронная шестерня;
цилиндрическая форма с косыми зубьями;
прямая цилиндрическая форма зубьев.

Шевронные типы шестерен выдает более гладкий, плавный поток состава на выходе, как и косозубые разновидности. Поэтому большинство выбирает именно такой тип зубьев при покупке, прямая цилиндрическая форма считается устаревшей. Скорость вращения вала у шестеренчатых механизмов малой производительности варьируется от 1700 до 3500 об/мин. Для более производительных, крупногабаритных модификаций допускается скорость около 700 об/мин.

Шестеренный насос с внешним зацеплением

Конструкция, не имеющая внутри зазоров между корпусом и шестернями, позволяет производить модели повышенной мощности. Этот параметр дает возможность широко использовать насосы при различных гидравлических конструкциях. Материалы при изготовлении подбираются в соответствии с коррозийными параметрами деталей. Наиболее часто встречаются конструкции из чугуна с нержавеющими внутренними элементами.

Достоинства и недостатки насосов с внешним зацеплением

Любая система имеет положительные, отрицательные стороны. Для шестеренчатых внешнего зацепления можно выделить следующие преимущества:

высокое выходное давление;
работа с жидкостями высокой вязкости;
перегрузки исключены, за это отвечают подшипники, установленные с двух сторон на каждом валу;
различные материалы исполнения позволяют использовать установку со всеми составами;
относительно бесшумная работа, возможное сопряжение с дозирующими контроллерами.

Недостатками можно выделить, что не допускается работа без определенной нагрузки, необходимо исключить попадание твердых субстанций во избежание заклинивания и излома привода. Также данные конструкции не применяются к составам низкой вязкости.

Насосы с внутренним зацеплением шестерен

Отличительной чертой шестеренчатых конструкций внутреннего зацепления является работа с материалами различной вязкости. Применяется при нагнетании как легко текущих материалов, так и тягучих жидкостей. Диапазон вязкости варьируется от 1 до 100000 сПз, что делает устройство универсальным. Температурные показатели могут достигать до 400 градусов, что позволяет использовать насосы при горячем или химическом производстве.

Составляющая часть изделия отличается наличием уплотнителя вала, встроенным предохранительным клапаном. Принцип действия состоит в передаче движения по шестерне, передаваемого на вал привода. Между шестернями возможно регулировать зазор, что помогает подбору необходимого режима работы, избегания перегрузок.

Насос с внутренним зацеплением

Основной принцип работы:

Через подающую трубку происходит поступление жидкости к полости между шестерней и ротором.
Прогон происходит между зубьями шестерней, вставка в виде полукруга обеспечивает защиту от перелива.
Проточная часть гидравлического механизма всегда заполнена жидкостью в процессе работы. Вытесняется жидкость путем полностью стыкованных зубьев ротора, которые уплотнены вставками.

Положительные стороны внутренней сцепки

Конструкция внутреннего зацепа зубьев имеет ряд преимуществ, по сравнению с внешним типом устройства с высокой производительностью. Основные из них:

одно уплотнение вала, два подвижных элемента имеют преимущество при сервисном обслуживании;
перекачка туго вязких материалов;
отсутствие пульсаций при работе;
предоставление выбора зазора между зубьями, что позволяет работать материалами разной плотности.

Принцип работы насоса с внутренним зацеплением для вязких жидкостей

Недостатками можно отметить низкую производительность шестеренного насоса, повышенную чувствительность к твердым составам. Нахождение подшипника в погружаемой среде может отрицательно сказываться на антикоррозийных свойствах материала.

Типы уплотнения вала насоса

Имеются различные уплотнения вала шестеренчатого механизма, каждое из них применяется в соответствии с конструкцией, типом прогоняемой жидкости.

Встречаются следующие типы уплотнений:

сальниковое или манжетное уплотнение, изготавливается из маслостойких разновидностей резины;
уплотнение торцевого типа, газовая разновидность.

Газодинамические и магнитные муфты применяются в бесконтактной среде, что повышает прочность, надежность соединения.

Шестеренный насос,принцип работы, схема,устройство

Устройство, принцип работы шестеренного насоса с внешним зубчатым зацеплением

Схематическое изображение шестеренного насоса с внешним зубчатым зацеплением показано на рис.1

В расточках корпуса 1 размещены ведущая шестерня 2, приводимая во вращение валом 3, и ведомая шестерня 4, находящаяся в зацеплении с ведущей шестерней и вращающаяся по отношению к ней в противоположном направлении. Межзубные впадины и зубья шестерен образует рабочие камеры, объём которых увеличивается при выходе зубьев из зацепления и уменьшается при входе в зацепление. Жидкость из всасывающей магистрали заполняет межзубные впадины и переносится обеими шестернями в зону входа зубьев в зацепление, где она выдавливается ими в нагнетательную магистраль. Рабочие камеры с обоих торцов шестерен закрыты крышками или специальными пластинами, причем толщина шестерен выполняется несколько меньшей расстояния между крышками или пластинами, так что между шестернями и ними образуется очень малый осевой зазор. В радиальном направлении, между расточками в корпусе и наружной поверхностью шестерен также оставляется малый зазор, что позволяет добиться приемлемой герметичности рабочих камер.

Так как зубья шестерен входят в полное зацепление раньше, чем из впадин будет полностью выдавлена жидкость (т.е. часть ее оказывается как бы запертой в малом объёме), то возникает так называемая компрессия жидкости, сопровождаемая резким подъёмом давления. Чтобы избежать компрессии, на поверхности крышек или пластин выполняются разгрузочные канавки.

Очевидно, чем больше величина осевых и радиальных зазоров в конструкции насоса, тем больше количество жидкости сможет перетекать из зоны нагнетания в зону всасывания внутри насоса, но тем меньше будет трение между подвижными поверхностями, которое нужно преодолевать при вращении шестерен.

Величина внутренних утечек жидкости представляет собой объёмные потери, а величина трения — определяет механические потери. Чем выше давление, которое должен развить насос, тем меньше должны быть зазоры между основными деталями, так как объёмные потери возрастают, с ростом зазоров, однако чем меньше зазоры, тем больше становятся усилия трения, поэтому конструкция насоса определяется условиями работы на которые он рассчитан.

Область применения шестеренных насосов

Для работы при давлении от 2,5 до 8,0 мПа используются насосы без компенсации зазоров, а для работы при давлениях от 10 до 25 мПа – насос с компенсацией осевых зазоров. Существуют насосы, у которых выполнена не только компенсация осевых, но и радиальных зазоров, однако, они встречаются реже.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением могут иметь как малые рабочие объёмы – от 1 до 4 см³, так и сравнительно большие – до 250…400 см

3, число оборотов приводного вала – от 750…900 до 2500…3000 об/мин.

Шестеренные насосы широко используются в металлорежущих станках.Недостатком шестеренных насосов является невозможность регулировки подачи, повышенный уровень шума в работе, обусловленный сравнительно большой пульсацией подачи, а также ограниченность ресурса насосов с подшипниками качения с ростом рабочих давлений. Насосы с подшипниками скольжения не обеспечивают надежной работы при высоких давлениях на жидкостях с малой вязкостью.

А на master-plus.com.ua можно заказать любые оринальные запчасти для стиральной машины в Украине. Очень низкие цены!

Устройство, принцип работы шестеренного насоса с внутренним зубчатым зацеплением

Разновидностью шестеренных насосов являются насосы с внутренним зацеплением, схематическое изображение которых показано на рис.2. Эти насосы отличаются компактностью конструкции, меньшей пульсацией подачи и существенно меньшим, чем у насосов с внешним зацеплением, уровнем шума. Это обусловлено большим углом зоны зацепления зубьев и меньшей скоростью изменения объёма рабочих камер.

Внутренняя шестерня 1 является ведущей и увлекает при вращении внешнюю шестерню 2, которая вращается в расточке корпуса в том же направлении, наподобие подшипника скольжения. При выходе зубьев из зацепления объём V рабочих камер увеличивается, а при входе в зацепление уменьшается. Заполнение межзубных камер при всасывании и вытеснение жидкости из них при нагнетании осуществляется через радиальные сверления, выполненные в межзубных впадинах внешней шестерни, либо через серповидные окна, выполненные в боковых крышках (рис.2а и рис.2б соответственно). Замыкание рабочих камер осуществляется так же, как и у насосов с внешним зацеплением, в осевом направлении, а в радиальном направлении – путем контакта зубьев внутренней шестерни с зубьями внешней шестерни во всех зонах (см. рис.2а). При этом внутренняя шестерня имеет на один зуб меньше чем внешняя, либо с помощью серповидного элемента 3 (см. рис.2б), контактирующего одновременно с вершинами зубьев внутренней и внешней шестерен и разделяющего между собой зоны всасывания и нагнетания.

Насосы без серповидного элемента имеют рабочий объём до 100 см³ и рассчитаны на работу при давлениях до 7…10 мПа. Так как осуществить надежное разделение полостей, находящихся под давлением, от полостей всасывания, с малым зазором между поверхностями зубьев внутренней и внешней шестерен технологически затруднительно, и трудно сохранить его без увеличения в процессе эксплуатации.

Поделитесь информацией с друзьями в социальных сетях

6 из 6. Оценок: 556.

Обзор принципа действия насосов

Главная
Статьи
Обзор принципа действия насосов

В немалом ассортименте разнообразных насосов не так просто разобраться, как кажется с первого взгляда. Любой вид и марка агрегата обладает своей спецификой работы и по-разному запускается в действие. Поэтому имеет смысл ознакомиться с принципами действия насосов – это поможет в совершении рационального выбора прибора и упростит его эксплуатацию.

Принцип действия шиберного насоса:

Пластинчато-роторные, или как их чаще именуют, шиберные насосы – это объёмные агрегаты самовсасывающего действия. Их предназначение состоит в перекачивании абразивных жидкостей от самой малой до высокой степени вязкости, содержащих твёрдые частицы. Данные приборы имеют широкое применение во всех сферах промышленности: нефте- и газоперерабатывающей, пищевой, косметической, фармацевтической, кораблестроительной и пр.

Суть функционирования шиберного насоса заключается в следующем: основной рабочий элемент изделия представлен специфично размещённым ротором с продольными радиальными пазами, по которым осуществляют скольжение плоские пластины, называемые шиберами. Под действием центробежной силы шиберы прижимаются к статору.

При вращении ротора по часовой стрелке увеличивается объём находящихся слева от оси рабочих камер, в которых впоследствии образуется вакуум. Из-за разницы в давлениях жидкость поступает в насос – так происходит всасывание. Вместе с тем, располагающиеся справа от оси камеры снижают свой объём, жидкость выпускается в напорную линию – идёт процесс нагнетания.

Принцип действия шестерённого насоса:

Как следует из названия, рабочими элементами этого вида насоса являются шестерни, которых может быть от 2 и более.

Шестерни, или зубчатые колёса находятся внутри корпуса прибора и оснащены зубьями, производящими зацепление в процессе функционирования. Такие наносы могут быть как с внешним, так и с внутренним сцеплением.

Первый вид работает так. Одно из колёс (ведущее) шестерённого насоса приходит в действие под влиянием электродвигателя, размещающегося на единой оси с шестернёй. Второе колесо (ведомое) – благодаря зацеплению с ведущим. В течение рабочего процесса зубья шестерни хватают жидкость и прижимают его к корпусу насоса. Затем жидкость движется по вектору нагнетания, причём обратного хода жидкости практически не происходит из-за мощной плотности сцепления.

Во втором виде шестерённого насоса также действуют два колеса с зубцами, но расположены они одно в другом и разделены элементом в форме серпа. В шестерённом насосе с внутренним сцеплением всасывание происходит за счёт круговых движений шестерён и последующего за ним увеличения промежутков между зубцами. Затем межзубное расстояние уменьшается, и вещество уходит по направлению к выходу агрегата.

Принцип действия кулачкового (ротационно-поршневого) насоса:

Кулачковый, или ротационно-поршневый насос оптимально соответствует работе по перекачиванию вязких веществ, используемых в фармацевтической, пищевой и косметической промышленности.

Агрегат содержит в себе 2 ротора (кулачка), которые вращаются в обратных направлениях по отношению друг к другу внутри корпуса без взаимного соприкосновения. Кулачки крепятся к валам, которые сопряжены с внешним синхронизатором, который как раз и не позволяет роторам касаться друг друга. Валы также оснащены колёсами с зубцами, находящимися в синхронизаторе.

Мощность привода передаётся промежуточному валу от зазубренных колёс. После выхождения кулачков из сцепления существенно возрастает объём всасывающего пространства, а со стороны входного парубка происходит разряжение. Жидкость приходит в корпус насоса, затем идёт вдоль его стенки от стороны всасывания к стороне нагнетания. После столкновения кулачков объём пространства между ними уменьшается, и со стороны парубка возрастает давление.

Так жидкость начинает выталкиваться из агрегата.

Принцип действия диафрагменного насоса:

В диафрагменном насосе основную рабочую функцию выполняет гибкая диафрагменная пластина. Этот элемент закреплён с краёв, и в процессе перекачивания вещества сгибается в зависимости от изменений напора. Устройство приводится в действие при помощи гидравлического, механического, либо пневматического привода.

Сфера использования диафрагменных насосов чрезвычайно велика: сюда входит работа горных предприятий, производство сухих порошкообразных масс, обработка отходов, химическая отрасль и многое другое.

При работе насоса происходит попадание воздуха в сжатом виде в воздушную камеру и его соприкосновение с диафрагмой, которая меняет местоположение по отношению к корпусу. И так перекачиваемое вещество вытесняется и начинает двигаться по вектору напорной магистрали. Из-за того, что диафрагмы сцеплены штоком, в одно и то же время одна диафрагма выталкивает вещество, а другая всасывает его, а также втягивается штоком в камере разряжения на противоположной стороне.

По окончании каждого цикла работы воздушный распределяющий механизм переключается автоматически, и сжатый воздух идёт в другую воздушную камеру. Затем действие повторяется.

Принцип действия винтового насоса:

Винтовые насосы компактны и обладают равномерной подачей жидкости.

Составные части винтового насоса – это неподвижный статор с винтовыми полостями, а также движущиеся винтовые роторы, изготовленные из металла. В зависимости от типа устройства, ротор может быть один или несколько.

Двигатель вращает ротор, камеры с жидкостью крутятся по винтовой линии вдоль оси статора, перемещаясь от стороны всасывающей к нагнетательной. Даже при перекачивании веществ с твёрдыми частицами винт не способен сломаться, что обусловлено прочным и хорошо продуманным механизмом данной разновидности насосов.

Принцип действия центробежного насоса:

Центробежный насос включает в себя такие части, как спиралевидный корпус и колесо, расположенное внутри корпуса, надёжно зафиксированное и состоящее из двух дисков. Специальные лопасти закреплены между дисков, которые в свою очередь отгибаются от направления радиального в противоположную сторону направления вращения колеса. Агрегат присоединяется с напорным и всасывающим трубопроводами посредством парубков.

Рабочее колесо начинает вращаться в заполненном жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе. При движении колеса приходит в действие центробежная сила, под влиянием которой вода выталкивается от центра колеса. Возникает повышенное давление, и жидкость вытесняется в трубопровод. А поскольку в центральной части колеса падает давление, это способствует прибытию жидкости по всасывающему трубопроводу в насос.

Шестеренный насос принцип работы

Шестеренчатый насос. Устройство, схема, принцип работы, назначение

Шестеренчатый или шестеренный насос это насос объемного типа. Широкое распространение данные насосы получили при работе с вязкими продуктами, такими как различные типы нефтепродуктов, масла, топлива и. т.д. Выделяют два основных типа шестеренчатых насосов: насосы с внешним зацеплением и насосы с внутренним зацеплением.

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением часто использует в качестве смазочных насосов в станках, в силовом оборудовании и в качестве масляных насосах в различных типах двигателя.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами данного насоса являются шестерни, которые находятся в постоянном зацеплении. Шестерни в насосе могут располагаться, как в один ряд так и в два. Зубья шестерен имеют различные формы:

— прямозубая цилиндрическая форма

— косозубая цилиндрическая форма

— шевронная шестерня

Косозубые и шевронные шестерни обеспечивают наиболее плавный поток, чем прямозубые. Хотя у всех указанных типов жидкость перекачивается довольно гладко, без пульсаций. На большие производительности чаще используют косозубые и шевронные колеса.

Шестеренчатые насосы с небольшой производительностью обычно работают на скорости 1750 или 3450 об/мин. У насосов с большим типоразмером шестерни вращаются со скоростью порядка 650 об/мин.

Между рабочими органами насоса и корпусом практически нет зазоров. Вал насоса поддерживается с обеих сторон. Все это позволяет производить шестеренчатые насосы высокого давления до 200 бар. Поэтому насосы широко применяются в гидравлических системах

В устройстве шестеренного насоса с внешним зацеплением можно выделить следующие основные элементы:

Схема шестеренного насоса с внешним зацеплением

Ведущая шестерня
Ведомая шестерня
Вал насоса, соединенный с приводом
Система уплотнения вала
Задний подшипник (втулка)
Передний подшипник (втулка)

Принцип работы шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ведущая шестерня передает это движение ведомой. Шестерни вращаются соответственно в противоположные стороны.

Когда шестерни выходят из зацепления они создают разряжение с всасывающей стороны насоса. Перекачиваемая жидкость течет в образовавшуюся полость и захватывается зубьями шестерни.
Среда перемещается в карманах между зубьями, вдоль внутренней части корпуса насоса. Между самими шестернями жидкость не проходит.
Благодаря зацеплению зубьев шестеренчатых колес жидкость под давлением выталкивается в напорный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Основные элементы шестеренчатых насосов внешнего зацепления могут быть выполнены из самых различных материалов для обеспечения необходимой коррозионной стойкости, как при работе с неагрессивными жидкостями, так и при перекачке таких сред как кислоты. Чаще всего данный тип насосов встречается с исполнением корпуса и основных вращающихся элементов из чугуна.

Можно выделить следующие основные материалы:

Проточная часть насоса:	Шестерни	Упорные втулки
· Серый чугун	· Углеродистая сталь	· Графит
· Ковкий чугун	· Нержавеющая сталь	· Бронза
· Углеродистая сталь	· Дуплекс	· Карбид кремния
· Нержавеющая сталь	· PTFE
· Дуплекс	· Композитные материалы PPS
· Композитные материалы (PPS, ETFE)

Типы уплотнения вала насоса

Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
Манжетное уплотнение
Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

Перекачка высоковязких жидкостей
Высокое давление
Нет перегрузок на валу из-за подшипников с двух сторон
Тихая работа
Широкий выбор материалов
Возможность использовать в качестве дозировочных
Реверсивный насос

Недостатки:

Четыре упорных подшипника располагаются в перекачиваемой среды
Недопустимо попадание твердых включений
Не эффективны при работе с жидкостью с низкой вязкостью
Недопустима работа «в сухую»

Области применения

Шестеренчатые насосы внешнего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности.

Энергетика
Нефтяная и газовая промышленность
Химическая промышленность
Гидравлические системы
Машиностроение
Пищевая
Фармацевтическая
Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса :

Перекачка топлива и смазочных масел
Дозирование присадок и полимеров
Перекачка хим. реагентов
Работа в гидравлических системах
Микродозирование

Основные производители

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны. Они часто используются как для жидкостей с низкой вязкостью, такие как растворители, бензин и.т.д. Так же они прекрасно работают с высоковязкими жидкостями, например битум, клей, жидкое стекло, присадки, шоколад. Насосы могут работать в широком диапазоне по вязкости: от 1 до 1 000 000 сПз.

Помимо этого насос может перекачивать жидкость с очень высокой температурой до + 400 ˚С. Это достигается за счет настраиваемого зазора между зубьями ротора и корпуса насоса в зависимости от температуры и вязкости.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами шестеренного насоса с внутренним зацеплением является ротор и ведомое колесо, которые работают по принципу «шестерня в шестерне». В устройстве данного типа шестеренчатого насоса также можно выделить следующие элементы:

Схема шестеренного насоса с внутренним зацеплением

Ведомая шестерня
Ротор
Система уплотнения вала
Всасывающий патрубок
Нагнетательный патрубок
Встроенный предохранительный клапан

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ротор передает это движение ведомой шестерне.

Жидкость поступает через всасывающий патрубок в образовавшуюся полость между ротором (внешняя шестерня) и ведомой шестерней (внутренняя шестерня).
Жидкость проходит через насос между зубьями ротора и ведомой шестерни. Специальная вставка по форме полумесяца разделяет жидкость и действует как уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубком.
Перед вытеснением жидкости из напорного патрубка проточная часть насоса практически полностью заполнена жидкостью. Ротор и ведомое внутреннее колесо образуют полностью запертые уплотненные карманы, в которых и транспортируется жидкость. Затем шестерни повторно зацепляются и тем самым выдавливают жидкость в нагнетательный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Проточная часть насоса:	Роторы и ведомые шестерни	Упорные втулки
· Серый чугун	· Серый чугун	· Карбид вольфрама
· Ковкий чугун	· Ковкий чугун	· Бронза
· Углеродистая сталь	· Углеродистая сталь	· Карбид кремния
· Нержавеющая сталь	· Нержавеющая сталь	· Керамика
· Дуплекс	· Дуплекс
	· PTFE

Типы уплотнения вала насоса

Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
Манжетное уплотнение
Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое бесконтактное уплотнение)
Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

Только два подвижных элемента
Только одно уплотнение вала
Перекачка высоковязких жидкостей
Работа без пульсаций
Низкий NPSHr
Настраиваемый зазор между зубьями и корпусом
Широкий выбор материалов
Реверсивный насос
Простое обслуживание

Недостатки:

Чувствителен к твердым включения
Ограничение по давлению
Подшипник постоянно находится в перекачиваемой среде
Внешняя радиальная нагрузка на вал

Области применения

Шестеренчатые насосы внутреннего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности

Нефтяная и газовая промышленность
Химическая промышленность
Пищевая
Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса:

Перекачка топлива и смазочных масел
Производство полимеров и эластомеров
Производство спиртов и растворителей
Перекачка битума, гудрона, смолы
Пищевые продукты
Краски, клей
Мыльные растворы

Основные производители:

Конструкция, работа, типы и их преимущества

Насосная промышленность стала широко известна с самого 1982 года, и там было много усовершенствований и изобретений. Одна из разработок, которая стала великим изобретением, — это поршневые насосы и их типы. Расширенные знания в области охраны окружающей среды дали реальное развитие насосам, не имеющим уплотнений вала. Тенденция электроники и компьютеров даже вошла в сферу применения насосов в области приводов с регулируемой скоростью.Программное обеспечение выбора насоса ускорило процесс выбора насоса вместе с несколькими сценариями. Из всего этого мы будем обсуждать «Gear Pump».

Что такое шестеренный насос?

Шестеренный насос относится к категории поршневых насосов прямого вытеснения, в которых имеется роторный насос непрерывного действия. С помощью зубчатого зацепления механическая энергия преобразуется в энергию жидкости, и это создает вакуумное всасывание. Пространство, которое находится между зацеплениями зубчатой передачи, втягивает высокий уровень вязких жидкостей, позволяя им течь к поверхности стены и затем к выходу.Этот насос эффективно работает для расширенного уровня вязкой жидкости, такой как масло, потому что он не нуждается в заливке.

Конструкция шестеренного насоса

В целом шестеренный насос спроектирован с двумя или более вращательными шестернями, которые находятся внутри секции корпуса и имеют больший допуск. Для обеспечения правильной передачи жидкости положения входа и выхода выполнены с надлежащим корпусом. В зависимости от конструкции корпуса зубчатый насос бывает двух типов. И это

Внутренние шестеренные насосы
Внешние шестеренные насосы

Выбор шестеренного насоса основан на существенных факторах.В случае этих насосов смещение жидкости на каждый оборот зубьев шестерни известно как:

Q = ʃ0zt0Vndt

Где флуктуация потока (ŋ) = Vmax — Vmin

А здесь «Q» соответствует смещению жидкости

«Z» соответствует числу связанных зубов.

«Vn» соответствует скорости потока жидкости.

«t0» соответствует времени, необходимому для оборота зуба.

«Vmax» и «Vmin» соответствуют максимуму и минимуму. расход

«Vav» соответствует среднему расходу

Принцип работы

Принцип работы шестеренчатого насоса можно объяснить следующим образом:

При вращении зубчатых колес внутри секции корпуса воздух будет втиснуть между зубами и между ними, что создает пространство.Это показывает результат положительного подъема жидкости вверх на пути к всасывающему насосу. Насос продолжает втягивать воздух до тех пор, пока не начнет поступать жидкость через внутреннюю секцию.

Жидкость будет втягиваться в нее на уровне атмосферного давления; до того, как попасть в ловушку между двумя колесами. Постепенно вязкая жидкость будет вытягиваться в направлении выхода, а затем вытягиваться наружу. Насос эффективно работает и в неактивном состоянии, но работает более активно, когда он был предварительно заполнен.

Добавленная защита в сценарии сброса клапана установлена в револьверном насосе шестеренного типа, чтобы исключить любые разрушения как для трубопровода, так и для насоса. Разгрузочный клапан уменьшит дополнительное давление во время аварийной ситуации, защищая тем самым все оборудование.

Конструкция шестеренчатого насоса

Типы

Существует в основном два типа шестеренных насосов и

Внутренний шестеренный насос

Этот насос работает по аналогичному принципу, но здесь блокирующие шестерни имеют разные размеры и одна вращающаяся внутренняя часть к другому механизму.Большая шестерня, которая означает, что ротор называется внутренней шестерней, а зубья находятся на внутренней стороне. Внутри ротора есть минимальная передача. Зубья этих двух зубчатых колес заблокированы в одном положении.

Когда эти зубчатые колеса выходят из сетки на входной стороне насоса, они создают увеличенный объем. Затем жидкость поступает в полости и окружается зубьями шестерен, когда две шестерни остаются вращаться, противостоя разделу и частям корпуса. Когда зубья шестерни заблокированы на стороне нагнетания насоса, объем жидкости уменьшится, а жидкость будет вытянута.

насос с внутренним зацеплением

насос с наружным зацеплением

Здесь две шестерни имеют одинаковый размер, когда они блокируются другими отдельными валами. Как правило, двигатель приводит в движение начальную передачу, а вторая — от начальной. В некоторых ситуациях двигатель приводит в движение оба вала. Подшипники, которые находятся на стороне корпуса, будут поддерживать валы.

Когда эти зубчатые колеса выходят из сетки на входной стороне насоса, они создают увеличенный объем. Затем жидкость поступает в полости и окружается зубьями шестерен, когда две шестерни остаются вращаться напротив секции корпуса.Когда зубья шестерен заблокированы на насосе.

Применения

Применения с шестеренчатым насосом указаны ниже:

В основном шестеренные насосы используются для повышенного уровня вязких жидкостей, таких как смолы, масло, пищевые продукты и краски.

Они используются в тех случаях, когда необходимо точное дозирование.
Поскольку производительность шестеренного насоса не сильно зависит от давления, его можно применять даже в тех случаях, когда существует несбалансированное питание.

Классификация шестеренных насосов также имеет свои специфические области применения:

Применение с внешним шестеренным насосом

Химическое смешивание и компаундирование
Используется в смазочных и топливных маслах
Полимеры и растворы
Каустические и кислотные жидкости
Гидравлические , сельское хозяйство и машиностроение
Дозаторы полимеров и химические экстракты

Применение с внутренним шестеренным насосом

Используется в производстве поверхностно-активных веществ и мыла
Пигменты, чернила и смолы
Используется в пищевых продуктах, таких как корма для животных, масло какао, кукуруза супы и многое другое Издает громкий звук во время блокировки шестерен
Жидкости, не содержащие абразивов

Часто задаваемые вопросы

1). В чем разница между внутренним и внешним шестеренным насосом?

Разница между этими шестеренными насосами заключается в размерах ротора и ведомой шестерни.

2). Могут ли шестеренчатые насосы работать всухую?

Да, шестеренные насосы могут работать так, как будто они самовсасывающие

3). Что подразумевается под передаточным числом?

Определяется как отношение оборотов, которые выходной вал совершал за один оборот входного вала.

4). Что такое внешний шестеренный насос?

Внешний шестеренный насос — это насос PD, который работает с двумя одинаковыми и блокирующими шестернями, в которых они поддерживаются двумя отдельными валами.

5). Что такое поршневой насос?

Насос типа PD — это насос с увеличенными и сжимающимися полостями на сторонах всасывания и нагнетания.

Таким образом, оба типа шестеренных насосов широко используются во многих областях применения, и их преимущества и недостатки позволяют реализовать их во многих отраслях промышленности. Кроме того, простота обслуживания и минимальная подверженность проблемам улучшают работу шестеренных насосов. Узнайте больше о понятиях других характеристик шестеренного насоса?

Конструкция / Принцип работы

4.7.1 Конструкция / Принцип работы

Принцип работы одноступенчатых насосов Roots соответствует принципу работы многоступенчатых насосов как описано в главе 4.5. В корне вакуумный насос, два синхронно вращающиеся в противоположных направлениях роторы (4) вращаются бесконтактно в корпусе (рисунок 4,16). Роторы имеют конфигурацию восьмерки и разделены друг от друга и от статора с помощью узкого зазора.Их операционная принцип аналогичен шестеренчатому насосу с одним зубом Зубчатая передача, которая прокачивает газ из впускного отверстия (3) в выпуск порт (12). Один вал приводится в действие двигателем (1). Другой вал синхронизируется с помощью пары шестерен (6) в камере редуктора. Смазка ограничена двумя подшипниковыми и зубчатыми камерами, которые изолированы от всасывающей камеры (8) лабиринтными уплотнениями (5) с компрессионные кольца. Потому что на всасывании нет трения камера, вакуумный насос Roots может работать на высоких скоростях вращения (1500-3000 об / мин).Отсутствие возвратно-поступательных масс также обеспечивает бесперебойную динамическую балансировку, а это означает, что вакуум Roots насосы работают очень тихо, несмотря на их высокие скорости.

Дизайн

Подшипники вала ротора расположены в двух боковых крышках. Они есть сконструированы как фиксированные подшипники с одной стороны и как подвижные (незакрепленные) подшипники с другой стороны, чтобы обеспечить неравномерное тепловое расширение между корпусом и ротор. Подшипники смазываются маслом, которое вытесняется на подшипники и редукторы на брызговых дисках.Прохождение карданного вала в снаружи в стандартных версиях уплотнены кольцами с радиальным уплотнением вала изготовлены из ФПМ, которые погружены в уплотнительное масло. Чтобы защитить вал, уплотнительные кольца расположены на защитной гильзе, которую можно заменить при изношены. Если требуется герметичное уплотнение снаружи, насос также может приводиться в движение с помощью муфты постоянного магнита с банкой. это конструкция обеспечивает скорость утечки $ Q_I $ менее 10 ^-6 Па м ³ с ^-1.

Свойства насоса, прогрев

Так как насосы Roots не имеют внутреннего сжатия или выхода клапан, когда камера всасывания открыта, его объем газа поднимается обратно во всасывающую камеру, а затем должен быть разряжен против давление на выходе. В результате этого эффекта, особенно в наличие высокого перепада давления между входом и выходом, высокий уровень рассеяния энергии, что приводит к значительный прогрев насоса при низких расходах газа, которые только транспортируют небольшое количество тепла.Вращающиеся поршни Рутса относительно сложно охладить по сравнению с корпусом, так как они практически вакуумной изоляцией. Следовательно, они расширяются больше, чем жилье. к предотвратить контакт или захват, максимально возможное давление дифференциальная, а также рассеянная энергия ограничена перепускной клапан (7). Это связано со стороной впуска и давления сторона прокачиваемых каналов. Открывается грузонесущая пластина клапана когда максимальный перепад давления превышен и позволяет большая или меньшая часть всасываемого газа течет обратно из сторона нагнетания на стороне впуска, в зависимости от пропускной способности.Из-за ограниченный перепад давления, стандартные насосы Roots не могут разряжать против атмосферного давления и требовать вспомогательного насоса. Однако вакуумные насосы Roots с перепускными клапанами могут быть включены вместе с задним насосом даже при атмосферном давлении, таким образом увеличивая скорость их прокачки с самого начала. Это сокращает время эвакуации.

Рисунок 4.16: Принцип работы насоса Рутса

Подпорные насосы

Одноступенчатые или двухступенчатые лопастные насосы или лопасти Насосы используются в качестве масляных задних насосов.Винтовые насосы или Многоступенчатые насосы Roots можно использовать в качестве насосов с сухой подкладкой. насос Подобные комбинации могут быть использованы для всех приложений с высокая скорость откачки в диапазоне низкого и среднего вакуума. Жидкое кольцо Насосы также могут быть использованы в качестве вспомогательных насосов.

Роторные насосы с газовым охлаждением

, чтобы позволить вакуумным насосам Roots работать против атмосферного давление, некоторые модели с газовым охлаждением и не имеют переливных клапанов (Рисунок 4.17). В этом случае газ, который вытекает из выходного фланца (6) через охладитель (7) повторно поступает в середину всасывания камера (4). Этот искусственно созданный поток газа охлаждает насос, позволяя ему сжиматься против атмосферного давления. Вход газа контролируется поршнями Roots, что устраняет необходимость дополнительные клапаны. Там нет возможности тепловой перегрузки, даже при работе под предельным давлением.

Рисунок 4.17: Принцип работы насоса Рутса с газовым охлаждением

На рисунке 4.17 показано поперечное сечение с циркуляцией газа Корни вакуумного насоса. Направление потока газа вертикальное сверху дно, позволяя жидким или твердым частицам увлекаться на входе поток стекает вниз. На первом этапе камера (3) открывается вращение поршней (1) и (2). Газ поступает в камеру через входной фланец (5) при давлении $ p_1 $.На этапе II Камера (3) изолирована от входного фланца и напорный фланец. Впускное отверстие (4) для охлаждающего газа открыто вращением поршней в фазе III. Камера (3) заполнена до давления на выходе $ p_2 $, и газ продвигается к напорный фланец. Первоначально объем всасывания не изменяется с вращательное движение поршней Рутса. Газ сжимается приток охлаждающего газа. Поршень Roots теперь продолжает вращаться (фаза IV), и это движение выталкивает сжатый газ над охладителем (7) в сторону разряда (фаза V) при давлении $ p_2 $.

Газоохлаждаемые насосы Roots могут использоваться в диапазоне входного давления от 130 до 1,013 гПа. Потому что во всасывании нет смазки камеры, они не выделяют туман и не загрязняют среду, которая прокачивается. Соединение двух из этих насосов последовательно позволяет предельное давление должно быть снижено до 20-30 гПа. В комбинации с дополнительные вакуумные насосы Roots, предельное давление может быть снижено до средний вакуумный диапазон.

Скорость откачки и степень сжатия

Характеристическими характеристиками насосов Roots являются насосные скорость и степень сжатия.Теоретическая скорость накачки $ S_ {th} = S_0 $ — объемный расход, без которого насос перемещается без противодавление. Степень сжатия $ K_0 $ при работе без газа смещение (входной фланец закрыт) зависит от давления на выходе $ P_2 $. Диапазон скоростей откачки от 200 м ³ · ч ^-1 до нескольких тысяч м ³ · ч ^-1. типичный Значения $ K_0 $ находятся в диапазоне от 10 до 75.

Рисунок 4.18: Степень сжатия без нагрузки для воздуха для корней насосы

На степень сжатия негативно влияют два эффекта:

За счет обратного потока в зазоры между поршнем и корпусом
газом, который осаждается адсорбцией на поверхности поршень на стороне выпуска и повторно десорбируется после вращения в направлении сторона всасывания.

В случае выходных давлений от 10 ^-2 до 1 гПа, молекулярный в зазорах уплотнения преобладает поток, что приводит к уменьшению обратного потока из-за их низкая проводимость. Однако объем газа, который перекачивается обратно через адсорбцию, которая является относительно высокой по сравнению с объем перекачиваемого газа, снижает степень сжатия.

$ K_0 $ является самым высоким в диапазоне от 1 до 10 гПа, так как молекулярный поток все еще преобладает из-за низкого давления на входе в уплотняющие зазоры насоса, и поэтому обратный поток низкий. С газом транспорт через адсорбцию не является функцией давления, он меньше важно, чем поток газа, пропорциональный давлению, который транспортируется по скорости накачки.

При давлениях, превышающих 10 гПа, ламинарный поток возникает в разрывы и проводимости разрывов значительно увеличиваются, что приводит к снижению коэффициента сжатия. Этот эффект особенно заметно в насосах Roots с газовым охлаждением, которые достигают степени сжатия только приблизительно $ K_0 $ = 10.

Ширина зазора имеет большое влияние на степень сжатия. Из-за различного теплового расширения поршней и корпуса, однако они не должны опускаться ниже определенных минимальных значений, чтобы избегать контакта ротор-статор.

Китай Поставщик Продажа Масло Химическая промышленность Шестеренный насос Принцип работы

Китай поставщик продаж масло химическая промышленность шестеренчатый насос принцип работы

Описание продукта

Название продукта	гидравлический насос всех типов шестеренчатый насос гидравлический шестеренный насос для продажи
Место происхождения:	Китай (материк)
Модель:	Gear-101
Номер детали:	Экскаватор Гидравлический шестеренный насос
Состояние:	100% Новый
Гарантия:	3 месяца
Срок оплаты :	T / T, Western Union, LC
Срок поставки:	Около 1-2 рабочих дней после получения оплаты
Упаковка:	стандартная упаковка экспорта или по требованию

Спецификация :

Вязкость: 5-1500 сСт

Макс. Температура: 300 градусов

Давление: 0,28-1,45 МПа

Скорость: 740-1470 об / мин

Производительность: 1,1-576 м³ / ч

Область применения

1. Медицинская промышленность

2. Чистая химическая промышленность

3. Пищевая промышленность

4. Косметическая промышленность

5. Печатная и красящая промышленность

6. Пивоваренная промышленность

Краткое описание 9000B

Серия высокоэффективных бустерных насосов большой производительности наилучшего качества применяется для подачи различных типов масла или эквивалентной жидкости без твердых частиц и волокон при температуре ниже 200 ° С и вязкости 5-1500 сСт.

90001

Модель	Емкость		Скорость (об / мин)	Давление выхлопных газов (МПа)	(%)	Двигатель
Модель	м³ / ч	л / мин	Скорость (об / мин)	Давление выхлопных газов (МПа)	(%)	Мощность (кВт)	Модель
KCB-18. 3 2CY-1.1 / 1.45	18,3	1400	1,45	5	59	1,5	Y90L-4
KCB-33,3 2CY-2 / 1,45	2	2	2	2	2	2	2	1,45	5	59

Смотрите также

Первое фото новой санитарки уаз
Как выкрутить свечи зажигания если прикипели
Чем пассивный сабвуфер отличается от активного
Как по вин коду пробить комплектацию
Можно ли обезжирить бензином
Подбор расходников по марке автомобиля
Фото мега крузер
При повороте ключа в замке зажигания стартер молчит
Автомобильные категории права
Дата выпуска шины где указывается
Шестеренный насос принцип работы

Принцип работы шестереночных насосов

Принцип работы
В стартовый момент вращения со стороны входа образуется разрежение, среда из-за разности давлений (между атмосферным и давлением на входе) начинает заполнять специальные впадины, которые находятся между зубьями колёс. В результате происходит перемещение в зону нагнетания, откуда среда подаётся уже на выходной патрубок.
Обычно шестеренные насосы оснащены парой шестерен, которые скрыты в корпусе агрегата. Ведущее колесо приводится в движение посредством электродвигателя, хотя изредка встречаются модификации с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Второе колесо считается ведомым, оно приводится в движение в результате зацепления с первым. Когда насос включается в работу, зубья производят захват среды и прижимают её к внутренним стенкам корпуса. Затем эта среда проходит в сторону нагнетания. Плотное сцепление зубьев не даёт ей пройти обратно.
Минимальное количество зубьев в одном колесе может быть всего лишь 2, и при этом уже возможна полноценная работа. Но для этого ведомое колесо должно иметь форму восьмерки. При этом сами шестерни между собой не сцеплены, каждое из них приводится в работу собственным приводом.
В насосе с внутренним зацеплением поток вещества сильно закручивается в результате вращения двух колёс. При этом эти шестерни разделены между собой специальным серповидным элементом. Они располагаются одна в другой. По мере движения шестерен образуются зоны разрежения, поэтому перекачиваемая среда быстро всасывается. Далее по мере движения выхода межзубное расстояние сильно уменьшается, и вещество под давлением выбрасывается в выходной патрубок. Благодаря такой особенности конструкции шестеренные насосы с внутренним зацеплением практически не создают пульсацию потока.
Принципиальная схема устройства
Корпуса этих насосов обычно изготавливают из особо прочных материалов. Чем больше вязкость перекачиваемой среды, тем большую нагрузку он испытывает. Обычно ротор, ведомое и ведущее колесо изготавливают из нержавеющей стали. Корпус также может быть изготовлен из углеродистой вязкой стали. Для работы с некоторыми типами жидкостей может использоваться специальное покрытие, которое препятствуют задирам.
В конструкции шестеренного насоса помимо основных, перечисленных выше частей, также присутствуют крепежные детали, втулки, разнообразные уплотнения, предохранительные клапаны, вал, игольчатые подшипники, гайки, болты, цапфы и т. д. При работе с особо вязкими жидкостями вроде битумов и расплавов полимеров, устанавливают двойные байпасы, либо простые клапаны, которые обязательно оснащены дополнительным подогревом, чтобы не допустить забивания. Позиция ротора может быть точно отстроена при помощи специальных регулировочных круглых гаек. Основная нагрузка при вращении также ложится на крупные узловые подшипники.
Насосы с внутренним зацеплением
В насосах этого типа ведомое колесо обычно всегда имеет меньший размер, чем ведущее, внутри которого оно располагается. Ведомое колесо также опирается об специальный стальной полумесяц. Этот агрегат имеет способность к самовсасыванию, из-за того, что объём вытеснения превышает поглощаемый объём. У насосных агрегатов с таким типом зацепления уровень пульсации потока очень слабый, а, следовательно, и более низкий уровень шума. Эти насосы можно использовать в помещениях, где работают люди, их часто устанавливают на различную технику.

Принцип работы заключается в том, что перемещенное в межзубных камерах шестерен вещество попадает в нагнетательную линию. По мере вращения шестерен объём области всасывания увеличивается, что становится возможным благодаря форме серповидного элемента. Камера заполняется веществом, поступающим из области всасывания. После попадания перекачиваемой среды в область нагнетания далее она поступает в выходной патрубок. Основное преимущество агрегатов с внутренним зацеплением, над агрегатами с наружным зацеплением заключается в компактности размеров.
Следует выделить на общем фоне героторные насосы, которые также работают по типу внутреннего зацепления. Они ничем не отличаются по принципу работы, но в их основе работает классическая героторная подвижная пара. Они обеспечивают следующие показатели производительности:
— Давление не более 15 МПа.
— Максимальная скорость подачи не выше 0.12 кубометра в минуту.
— Скорость вращения вала ведущей шестерни не более 1500 об/мин.
Насосы с внешним зацеплением.
Основной тип конструкции – это схема, реализованная на паре шестерен. В процессе вращения перекачиваемая среда попадает между зубьями шестерен, в результате чего она попадает из области разрежения в область нагнетания.

Эти насосы создают незначительную пульсацию за счёт запертых между зубьями объёмов. Обычно зубья изготавливаются в трех исполнениях:
— Прямые зубья.
— Косые зубья.
— Шевронные зубья.

Использование косых зубьев полностью исключает образование запертых объёмов, поэтому даже у насосов с внешним зацеплением возможна работа без пульсации. Это исполнение также имеет свои недостатки, ведь существенно возрастает осевая сила. Для того, чтобы противостоять огромной нагрузке на оси, обычно устанавливают прочные упорные шарикоподшипники.
Оптимальной формой специалисты признают шевронную форму зуба, при которой достигается лучшее соотношение степени пульсации и нагрузки на оси шестерен. Но такие зубчатые колеса очень сложны в изготовлении.

⇒ Шестеренные насосы

⇒ Взаимозаменяемость шестренных насосов
⇒ Технические характеристики шестеренных насосов

вернутся назад

шестеренчатый насос: устройство и сфера применения

Шестеренчатый насос: устройство и сфера применения

Существует довольно большое количество самых различных насосов, которые классифицируются по принципу действия. Шестеренчатый или шестеренный насос относится к объемному типу оборудования. Большое распространение этого типа конструкции связано с тем, что он применим для перекачивания вязкой жидкости. Примером можно назвать нефтяные продукты, масла, топливо и многие другие вязкие продукты. Следует учитывать тот момент, что выделяют два основных типа шестеренчатых насосов: с внешним и внутренним зацеплением. Рассмотрим все особенности шестеренчатых насосов подробнее.

Содержание

Конструкция шестеренчатых насосов
Принцип работы насоса с внешним зацеплением
Используемые материалы
Конструкция с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением: каковы особенности конструкции

Различные станки и другое обрабатывающее оборудование может иметь систему смазки, которая отвечает за подачу масла в зону трущихся элементов или СОЖ в зону резания. Для обеспечения достаточного давления при условии высокой вязкости жидкости устанавливаются именно шестеренчатые насосы. Эта конструкция имеет рабочий орган в виде шестерен, которые постоянно находятся в зацеплении. Стоит учитывать, что шестерни могут быть расположены в один или два ряда. При этом шестерни могут иметь самую различную форму:

Цилиндрическую с прямым расположением зуба.
Цилиндрическую с косым расположение зуба.
Шестерни в виде шеврона.

Следует учитывать тот момент, что именно шевронные и цилиндрические шестерни с косым зубом имеют более плавный ход. Эти же шестерни позволяют существенно повысить показатель производительности оборудования.

Рассматриваемый тип насосов может иметь самый различный показатель производительности. Большинство моделей проводят перекачку жидкости на скорости 1 750 – 3 450 об/мин.

Конструкция имеет плавную работу за счет того, что между рабочими элементами нет зазоров. Примером можно назвать то, что вал фиксируется с двух сторон. Некоторые модели могут выдерживать давление около 200 бар. Именно эта причина определяет возможность применения насосов в различном оборудовании, в том числе металлообрабатывающих станках.

Особенности данного насоса проста и при этом надежная. Конструкция шестеренчатых насосов с внешним зацеплением имеет следующие элементы:

Ведомая и ведущая шестерни.
Вал, который является одновременно элементом крепления и привода.
Система утопления вала, которая обеспечивает надежную фиксацию.
Задний и передний подшипники, которые называют еще втулками.

Вышеприведенная информация определяет то, что конструкция достаточно проста, а значит и надежная в эксплуатации.

Принцип работы насоса с внешним зацеплением

Принцип работы рассматриваемой конструкции достаточно прост. Основных два элемента, представленные ведомой и ведущей шестерней, передают и принимают вращение. Ведущая шестерня при этом получает вращение от привода, а ведомая от ведущей. Расположены они на противоположных сторонах, находятся постоянно в зацеплении.

К особенностям принципа работы данного насоса можно отнести нижеприведенные моменты:

При зацеплении шестерни создают разряжение со всасывающей стороны конструкции. Жидкость подается через специальное отверстие в полость, которая образуется вокруг шестерен, после чего захватывается при помощи зубьев шестерен.
Перемещение масла проводится за счет полости, которая образуется между зубьями. А вот между самими шестернями перекачивание среды не приводится.
За счет зацепления зубьев вязкая жидкость выталкивается в напорный патрубок. При этом отметим, что на протяжении всего периода эксплуатации металл не подвергается воздействию коррозии.

Кроме этого не стоит забывать о том, что при зацеплении зубья контактируют и под воздействием нагрузки может происходить износ, но масло, которое перекачивается, существенно снижает показатель возникающего трения.

Используемые материалы

Не сложно догадаться, что от типа материала, из которого производится конструкция, зависят ее основные эксплуатационные качества. При изготовлении могут использоваться самые различные материалы, в основном сталь и чугун.

Выделяют следующие разновидности материалов:

Проточная часть может изготавливается при использовании серого или ковкого чугуна. Кроме этого достаточно большую популярность получила углеродистая или нержавеющую сталь. Есть модели насосов, которые изготавливаются при использовании композиционных материалов, которые обладают весьма высокими эксплуатационными качествами.
Шестерни являются основным элементом конструкции, которые изготавливают из дуплекса, композитов, углеродистой или нержавеющей стали. А вот чугун в данном случае не применим, так как не имеет высокую прочность и устойчивость к воздействию ударной нагрузки.
Упорные втулки выделим в отдельную группу. При их изготовлении может использоваться бронза, графит и карбид кремния. Эти материалы более устойчивы как к воздействию повышенной влажности, так и трению.

Что касается области применения, то список весьма большой:

Гидравлика.
Энергетика.
Нефтяная и газовая промышленность.
Пищевая промышленность и машиностроение.

Область применения определяется особенностью конструкции и видом используемых материалов при изготовлении основных элементов.

Конструкция с внутренним зацеплением

Особенности данной конструкции заключаются в том, что перекачивание масла или другой жидкости происходит за счет ротора и ведомого колеса. Работает насос по принципу «шестерня в шестерне». В данной конструкции выделяют следующие основные элементы:

Ротор.
Ведомую шестерню.
Элементы, отвечающие за утопление вала в корпусе.
Всасывающий и нагнетающий патрубки.
Различные предохранительные патрубки.

Принцип действия насоса заключается в нижеприведенных моментах:

Вязкая жидкость поступает через всасывающий патрубок в полость, которая образуется между ротором и ведомой шестерней.
Жидкость проходить через конструкцию насоса за счет того, что она попадает в пространство, образующееся зубьями.
На момент вытеснения жидкости из конструкции проточная часть полностью ей заполняется. Полностью запертые уплотнительные карманы позволяют обеспечить весьма большое давление и снижают показатель потерь.

Как и предыдущая конструкция, рассматриваемая может производится при использовании тех же материалов. Разница заключается в нижеприведенных моментах:

Ротор и ведомые шестерни могут изготавливаться из серого и ковкого чугуна. Это связано с более эффективным распределение нагрузки между различными элементами конструкции.
Упорные втулки могут изготавливаться из карбида кремния, бронзы или керамики, карбида вольфрама и многих других износостойких материалов.

Область применения данного типа насоса весьма велика. Примером можно назвать пищевую, нефтяную, газовую и химическую промышленности. Также встречается подобный насос в судостроении и судоходстве. Столь обширная область применения обуславливается тем, что более эффективное распределение нагрузки позволяет использовать материалы, обладающие меньшей прочностью, но большей коррозионной и химической стойкостью.

Полезная информация о насосах с внутренним зацеплением

Что такое насос с внутренним зацеплением?

Шестеренчатый насос представляет собой насос прямого вытеснения (PD). Шестеренчатые насосы используют действия вращающихся шестерен или шестерен для перекачки жидкости. Вращающиеся шестерни образуют жидкостное уплотнение с корпусом насоса и создают всасывание на входе в насос. Жидкость, всасываемая насосом, попадает в зубья вращающихся шестерен и переносится на нагнетание. Шестеренчатый насос обеспечивает равномерный поток без пульсаций, пропорциональный скорости вращения его шестерен.

Существует две основные конструкции шестеренчатого насоса: наружная и внутренняя (рис. 1). Шестеренчатый насос с внешним зацеплением состоит из двух идентичных взаимосвязанных шестерен, поддерживаемых отдельными валами. Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением работает по тому же принципу, но две взаимосвязанные шестерни имеют разные размеры, причем одна вращается внутри другой. Большая шестерня (ротор) представляет собой внутреннюю шестерню, т. Е. Зубья у нее выступают внутрь. Внутри него находится внешнее зубчатое колесо меньшего размера (натяжное колесо — приводится только ротор), установленное не по центру. Он предназначен для блокировки ротора таким образом, что зубья шестерни входят в зацепление в одной точке. Шестерня и втулка, прикрепленные к корпусу насоса, удерживают направляющее колесо в нужном положении. Неподвижная серповидная перегородка или прокладка заполняет пустоту, образовавшуюся при смещенном от центра монтажном положении натяжного ролика, и действует как уплотнение между впускным и выпускным отверстиями.

В этой статье более подробно описываются шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением.

Как работает насос с внутренним зацеплением?

Рабочий цикл шестеренчатого насоса состоит из трех стадий: наполнение, перекачка и подача (рис. 2).

Когда шестерни выходят из зацепления на входной стороне насоса, они создают расширенный объем. Жидкость поступает в полости и захватывается зубьями шестерен, поскольку шестерни продолжают вращаться относительно корпуса насоса и перегородки.
Захваченная жидкость перемещается от входа к выпуску по обсадной колонне.
Когда зубья шестерен сцепляются на стороне нагнетания насоса, объем уменьшается, и жидкость вытесняется под давлением.

Малые допуски между шестернями и корпусом позволяют насосу развивать всасывание на входе и предотвращают утечку жидкости обратно со стороны нагнетания (хотя утечка более вероятна для жидкостей с низкой вязкостью).

Каковы основные характеристики и преимущества шестеренчатого насоса с внутренним зацеплением?

Шестеренчатые насосы компактны и просты, имеют ограниченное количество движущихся частей. Шестеренчатые насосы не могут соответствовать давлению, создаваемому поршневыми насосами, или скорости потока центробежных насосов, но обеспечивают более высокое давление и производительность, чем лопастные или лопастные насосы. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением имеют лучшую всасывающую способность, чем конструкции с внешним зацеплением, и больше подходят для жидкостей с высокой вязкостью, хотя они имеют полезный рабочий диапазон от 1 сП до более 1 000 000 сП.

Поскольку производительность прямо пропорциональна скорости вращения, шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением обычно используются для операций дозирования и смешивания. Небольшой внутренний объем обеспечивает надежное измерение жидкости, проходящей через насос, и, следовательно, точное управление потоком.

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением могут быть спроектированы для работы с агрессивными жидкостями. Хотя они обычно изготавливаются из чугуна или нержавеющей стали, новые сплавы и композиты позволяют насосам перекачивать агрессивные жидкости, такие как серная кислота, гипохлорит натрия, хлорид железа и гидроксид натрия.

Каковы ограничения шестеренчатого насоса с внутренним зацеплением?

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением являются самовсасывающими и могут работать всухую, хотя их характеристики всасывания улучшаются, если шестерни смачиваются. Шестерни должны смазываться перекачиваемой жидкостью и не должны работать всухую в течение длительного времени. Некоторые конструкции шестеренчатых насосов могут работать в любом направлении, поэтому один и тот же насос можно использовать, например, для загрузки и разгрузки судна.

Жесткие допуски между шестернями и корпусом означают, что эти типы насосов подвержены износу, особенно при использовании с абразивными жидкостями или сырьем, содержащим увлеченные твердые частицы. Насосы с внешним зацеплением имеют четыре подшипника в перекачиваемой среде и жесткие допуски, поэтому они менее подходят, чем конструкции с внутренним зацеплением, для работы с абразивными жидкостями. Для этих применений шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением более надежны, поскольку в жидкости работает только один подшипник (иногда два). На стороне всасывания шестеренчатого насоса всегда должен быть установлен сетчатый фильтр, чтобы защитить его от крупных, потенциально опасных твердых частиц.

Как правило, если предполагается, что насос будет работать с абразивными твердыми частицами, рекомендуется выбрать насос с более высокой производительностью, чтобы он мог работать на более низких скоростях для уменьшения износа. Однако следует иметь в виду, что объемный КПД шестеренчатого насоса снижается при меньших скоростях и расходах. Шестеренчатый насос не должен работать слишком далеко от рекомендуемой скорости.

Для высокотемпературных применений важно убедиться, что диапазон рабочих температур совместим с техническими характеристиками насоса. Тепловое расширение корпуса и шестерен уменьшает зазоры внутри насоса, что также может привести к повышенному износу и, в крайних случаях, к отказу насоса.

Несмотря на все меры предосторожности, шестеренчатые насосы обычно изнашиваются с течением времени. По мере увеличения зазоров происходит постепенное снижение эффективности и увеличение проскальзывания потока: утечка перекачиваемой жидкости с нагнетания обратно на сторону всасывания. Проскальзывание потока пропорционально кубу зазоров между зубьями шестерни и корпусом, поэтому на практике износ оказывает незначительное влияние до тех пор, пока не будет достигнута критическая точка, после которой производительность быстро ухудшается.

Шестеренчатые насосы продолжают качать, преодолевая противодавление, и, если они заблокированы ниже по течению, будут продолжать создавать давление в системе до тех пор, пока не выйдет из строя насос, трубопровод или другое оборудование. Хотя по этой причине большинство шестеренчатых насосов оснащены предохранительными клапанами, всегда рекомендуется устанавливать предохранительные клапаны в других частях системы для защиты оборудования, расположенного ниже по потоку.

Более низкие скорости, большие зазоры и больший внутренний объем шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением делают их более подходящими для чувствительных к сдвигу жидкостей, таких как пищевые продукты, краски и мыло, по сравнению с конструкциями с внешним зацеплением. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением также предпочтительны, когда важна гигиена, из-за их механической простоты и того факта, что их легко разобрать, очистить и собрать.

Каковы основные области применения шестеренных насосов с внутренним зацеплением?

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны и имеют диапазон эффективной рабочей вязкости от 1 сП до 1 000 000 сП. Они часто используются для перекачивания жидких жидкостей, таких как вода, растворители и мазут, но отлично подходят для перекачивания густых жидкостей, таких как асфальт, шоколад и клеи. Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением также имеют широкий диапазон рабочих температур (до 400°C), что делает их подходящими для перекачивания сложных жидкостей, таких как смола и расплавленная сера.

Некоторые типичные области применения шестеренчатых насосов с внутренним зацеплением:

Топливо и смазочное масло
Смолы и полимеры
Спирты и растворители
Асфальт, битум и гудрон
Пенополиуретан (изоцианат и полиол)
Пищевые продукты, такие как кукурузный сироп, шоколад и арахисовое масло
Краски, чернила и пигменты
Мыла и поверхностно-активные вещества
Гликоль

Краткий обзор

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением перемещает жидкость, многократно заключая фиксированный объем во взаимосвязанные шестерни, механически перемещая его для обеспечения плавного беспульсирующего потока, пропорционального скорости вращения его шестерен.

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны и способны работать в широком диапазоне вязкости и температуры жидкости. Они предпочтительнее конструкций с внешним зацеплением в применениях, связанных с жидкостями с более высокой вязкостью, при высоких температурах и с жидкостями, содержащими твердые частицы. Как правило, конструкции с внутренним зацеплением работают при более низких скоростях вращения, чем конструкции с внешним зацеплением, имеют больший зазор и, следовательно, менее подвержены износу в этих приложениях. По тем же причинам шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением лучше подходят для перекачивания чувствительных к сдвигу жидкостей.

Шестеренчатый насос: принципы работы, функции и схема

Шестеренчатый насос (ссылка: Mechanicalboost.com )

Краткое введение в шестеренчатый насос

В шестеренчатом насосе всегда имеется постоянный объем жидкости перекачивается за цикл. Другими словами, шестеренчатый насос представляет собой насос прямого вытеснения. Смещение, вызванное зацеплением шестерен в шестеренчатом насосе, позволяет перекачивать жидкость. Эти насосы являются одними из наиболее распространенных типов насосов, используемых в гидроприводах.

Кроме того, шестеренчатый насос часто используется в химических установках, где необходимо перекачивать жидкости с высокой вязкостью.

Шестеренчатые насосы бывают двух типов: внешние (включая две шестерни, прикрепленные снаружи) или внутренние (с внешней шестерней и шестерней, прикрепленной к ней внутри). Поскольку конструкция шестеренчатого насоса различается в зависимости от типа жидкости и величины требуемого давления, выбранные варианты зависят от вязкости жидкости и ограничений скорости вращения.

Вы можете найти полный список Шестеренчатые насосы, выставленные на продажу в Linquip. Linquip также предоставляет список поставщиков и компаний шестеренчатых насосов , а также производителей шестеренчатых насосов .

Детали шестеренного насоса

Среди основных компонентов шестеренчатого насоса:

Приводной вал
Уплотнение
Впускной и выпускной патрубки
Механизм привода
Шестерня привода
Корпус

Принцип работы шестеренчатого насоса

Детали шестеренчатого насоса (Ссылка: researchgate.net b>)

При вращении шестеренчатый насос создает движение, которое позволяет ему перемещать жидкости. Шестеренчатый насос работает по принципу прямого вытеснения. Это работает следующим образом:

Как только энергия подается на приводной вал, начинает работать шестеренчатый насос, а также начинает вращаться ведущая шестерня, использующая мощность двигателя.
Как и в случае силовой или ведущей шестерни, ведомая или промежуточная шестерня (которая входит в зацепление с ней) вращается вместе с силовой шестерней, но в противоположном направлении. Начиная с вращения этих двух шестерен, на стороне всасывания насоса создается частичный вакуум.
При создании вакуума жидкость со стороны всасывания всасывается в шестерню.
В этом процессе всасываемая жидкость блокируется между шестерней и корпусом.
Когда зубья шестерни вращаются, заблокированная жидкость между зубьями шестерни и корпусом перемещается, заставляя жидкость течь от входа к выходу.
Аналогично, в ведомой шестерне жидкость перетекает со стороны всасывания на сторону нагнетания, и в результате насос выбрасывает жидкость под высоким давлением со стороны нагнетания.
Шестеренчатый насос имеет ведущую и ведущую шестерни, которые полностью зацепляются друг с другом, поэтому жидкость не может двигаться. Следовательно, жидкость не может течь сразу со стороны входа на сторону выхода. Поток жидкости внутри насоса очень зависит от движения этих шестерен, и если эти шестерни не двигаются, жидкость не может течь.

Насос с внешним зацеплением

Силовая и ведомая шестерни насоса с внешним зацеплением вращаются в противоположных направлениях. Силовые шестерни часто приводятся в действие электродвигателями или двигателями внутреннего сгорания, которые вращают дальше ведомую шестерню. Оба вала могут приводиться в движение одним двигателем. Валы поддерживаются с обеих сторон корпуса подшипниками.

Когда шестерни на стороне всасывания насоса выходят из блокировки, объем увеличивается. Шестерни, движущиеся по корпусу насоса, заставляют жидкость двигаться в полость и захватывать зубья.
Затем захваченная жидкость вынуждена обтекать корпус от входа к выходу.
Объем уменьшается, когда зубья шестерни входят в зацепление на стороне выхода насоса, и жидкость вынуждена стекать под давлением.
Жидкость между шестернями не может вернуться из центра, потому что шестерни зацепляются.

Поскольку шестерни и корпус насоса имеют жесткие допуски, насос создает всасывание на стороне всасывания и предотвращает возврат жидкости со стороны нагнетания (даже несмотря на то, что жидкости с низкой вязкостью более подвержены утечке). В шестеренчатом насосе с внешним зацеплением могут использоваться шевронные, косозубые или прямозубые шестерни.

Шестеренный насос с внутренним зацеплением

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением работает аналогично насосу с внешним зацеплением. Однако внутренний насос имеет две зацепляющиеся шестерни разного размера, и одна из шестерен вращается внутри другой.

Внутренние шестерни с выступающими зубьями являются самыми большими шестернями. В этой области расположена эксцентриковая внешняя шестерня. Он предназначен для зацепления с ротором в определенных точках, так что зубья шестерни входят в зацепление. Корпуса насосов снабжены втулками и шестернями для крепления натяжного ролика.

Он самовсасывающий, не пульсирующий и может использоваться в течение короткого периода времени в сухом состоянии. Насос также является двувращательным, поэтому вы можете загружать и разгружать контейнеры одним и тем же насосом. Высокая надежность и простота использования делают эти насосы популярным выбором.

Объем увеличивается при отключении шестерен на стороне всасывания насоса. Шестерни продолжают вращаться относительно корпуса и диафрагмы насоса, в результате чего жидкость перемещается в полость и застревает в зубьях шестерен.

Захваченная жидкость проходит между входом и выходом корпуса.

При зацеплении зубьев шестерни на выходной секции насоса объем уменьшается, и жидкость принудительно сливается.

Использование шестеренчатых насосов

Шестеренчатый насос обычно используется для перекачивания жидкостей с высокой вязкостью, таких как масла, краски, смолы и пищевые продукты. Как правило, эти насосы предпочтительны, когда требуется высокое давление или точное дозирование. Шестеренчатый насос также выбирается, когда подача неравномерна, потому что на его производительность не сильно влияет давление.

Типичные области применения шестеренных насосов

Шестеренчатые насосы используются для широкого спектра применений, включая:

Нефтехимические продукты, такие как битум, пек, сырая нефть, смазочные материалы и дизельное топливо.
Химические вещества, такие как силикат натрия, кислоты, смешанные химические вещества, пластмассы и изоцианаты.
Краски и чернила.
Смолы и клеи.
Кислоты, мыло, щелочь, каолин, известь, латекс, шлам и целлюлозно-бумажные изделия.
Пищевые продукты, включая шоколад, масло какао, сахар, растительные жиры, патоку, продукты животного происхождения и т. д.

Преимущества шестеренчатого насоса

Шестеренчатые насосы имеют следующие преимущества:

Постоянный и равномерный поток гарантирован.
Шестеренчатые насосы самовсасывающие.
Эти насосы способны перекачивать жидкости с высокой вязкостью. Вы можете использовать этот насос для перекачивания масла и других вязких жидкостей, с которыми центробежный насос не справляется.
Их чувствительность к загрязнению очень низкая.
Их можно запускать в обоих направлениях. Таким образом, насос можно использовать как для загрузки, так и для разгрузки.
Конструкция шестеренчатых насосов очень компактна и проста.
Этот насос может создавать давление до 3000 фунтов на квадратный дюйм.
Недорого.
Низкие затраты на техническое обслуживание.
При использовании шестеренчатого насоса утечка очень вязкой жидкости (например, моторного масла) маловероятна. В результате при перекачивании жидкости с очень высокой вязкостью насос становится более производительным.

Недостатки шестеренных насосов

Шестеренчатые насосы имеют следующие недостатки:

Уровень их шума очень высок.
Поскольку в шестеренчатых насосах используются зацепляющие шестерни, нельзя использовать абразивные жидкости.
не могут работать с большими расходами из-за их ограниченного размера.

Часто задаваемые вопросы о шестеренных насосах

Подходят ли шестеренные насосы для перекачивания воды?

Шестеренчатый водяной насос подходит для многих применений. Однако они используются не только на воде. Они используются в химической и нефтехимической промышленности, а также в гидравлических системах. Это позволяет перекачивать вязкие и агрессивные жидкости.

Для чего используется шестеренный насос?

Шестеренчатые насосы обычно используются для перекачивания высоковязких жидкостей, таких как масло, краска, смола и пищевые продукты. Кроме того, они являются лучшим выбором для применений, требующих точного дозирования или высокого давления.

Шестеренчатые насосы: конструкция, эксплуатация и надежность

Шестеренчатые насосы часто используются для перекачивания относительно вязких жидкостей, таких как некоторые вязкие жидкие углеводороды, жидкое топливо, перекачка смазочного масла в узлах машин, гидравлических агрегатах и гидравлических силовых агрегатах. Шестеренчатые насосы являются наиболее популярным типом поршневых насосов. Небольшие шестеренчатые насосы обычно работают со скоростью от 1700 до 4500 об/мин, а более крупные модели чаще всего работают со скоростью ниже 1000 об/мин.

Шестеренчатый насос создает поток, перемещая жидкость между зубьями двух зацепляющихся шестерен. Камеры, образованные между соседними зубьями шестерни, закрыты корпусом насоса и боковыми пластинами, также называемыми изнашиваемыми или прижимными пластинами. На всасывании насоса создается частичный вакуум; жидкость втекает, чтобы заполнить пространство и переносится вокруг разгрузки шестерен. Когда зубья входят в зацепление на выпускном конце, жидкость вытесняется. Объемный КПД шестеренных насосов достигает 91 процента.

Шестеренчатые насосы имеют жесткие допуски и опору вала, как правило, с обеих сторон шестерни. Это позволяет им работать при манометрическом давлении более 200 бар (бар изб.), что делает их хорошо подходящими для использования в условиях высокого давления. Шестеренчатые насосы с подшипниками в жидкости и жесткими допусками обычно не подходят для работы с абразивными средами или чрезвычайно высокими температурами.

Более узкие внутренние зазоры обеспечивают надежное измерение жидкости, проходящей через насос, и лучший контроль потока. Из-за этого шестеренные насосы могут использоваться для некоторых точных задач по перекачиванию и дозированию.

Общие сведения о редукторах

За последние несколько десятилетий появилось большое количество концепций насосов, и выбор подходящего насоса для конкретного применения с вязкой жидкостью стал основным вопросом. Как правило, конкретный насос может эффективно работать для одного применения, но может не подходить для других. Для облегчения выбора и проектирования насосов были разработаны различные диаграммы и таблицы, иллюстрирующие эффективность и производительность различных типов насосов в зависимости от конкретной скорости и других параметров. В дополнение к этим теоретическим концепциям эффективности и пригодности диапазонов давления следует учитывать другие важные преимущества, такие как надежность, доступность, общая производительность и эксплуатация. Среди поршневых насосов шестеренные насосы обладают рядом существенных преимуществ.

Принцип шестеренчатого насоса характеризуется низкими пульсациями давления из-за большого количества зазоров между зубьями, передающими жидкость, что обеспечивает отличные характеристики всасывания и помогает предотвратить кавитацию.

Различные меры компенсации давления и характеристики шестеренчатых насосов могут обеспечить желаемую кривую характеристик перепада давления и расхода для многих применений, а шестеренчатые насосы также могут обеспечить высокую эффективность для многих целевых услуг.

Шестеренчатый насос прост и состоит из нескольких компонентов, что обеспечивает низкие производственные и эксплуатационные расходы.

При использовании соответствующей комбинации самосмазывающихся материалов шестеренчатый насос можно безопасно эксплуатировать, даже если пузырьки газа задерживаются в потоке из-за явления кавитации.

Конструкция и эксплуатация

Когда шестерни выходят из зацепления, они создают расширяющийся объем на стороне всасывания шестеренчатого насоса. Жидкость поступает в полость зубьев шестерни и захватывается зубьями шестерни при их вращении. Жидкость также может перемещаться внутри корпуса в карманах между зубьями и корпусом. Этот небольшой поток не проходит между шестернями. Зацепление шестерен заставляет жидкость под давлением проходить через нагнетательный порт.

В шестеренчатых насосах рабочие зазоры между поверхностями шестерен, вершинами зубьев шестерен и корпусом создают относительно постоянные потери в любом перекачиваемом объеме при фиксированном давлении. Это означает, что объемная эффективность при низких скоростях и малых потоках может быть плохой, поэтому шестеренные насосы должны работать на скоростях, близких к их максимальным номинальным.

Хотя потери через рабочие зазоры, или «скольжение», увеличиваются с увеличением давления, они почти постоянны при различных скоростях и потоках и линейно изменяются при изменении давления. Изменение проскальзывания при изменении давления обычно мало влияет на производительность при работе на более высоких скоростях и выходной мощности.

Во многих случаях перекачивания вязких жидкостей требуется регулируемый расход, не зависящий от давления нагнетания, а также не зависящий от давления объемный КПД. Некоторые шестеренчатые насосы состоят из уплотнительного элемента, компенсирующего давление, который может уменьшить торцевой и концевой зазоры, чтобы уменьшить внутреннюю утечку и увеличить объемный КПД. Конструкция уплотнительных элементов обычно основывается на теоретических предсказаниях в сочетании с практическим опытом. Геометрию и конструкцию уплотнения следует оптимизировать в несколько этапов. Опыт эксплуатации шестеренчатых насосов с правильно сконструированными уплотнительными элементами, компенсирующими давление, показал, что при превышении критического перепада давления (скажем, около 6-10 бар изб.) желаемые характеристики и практически независимая от давления объемная эффективность примерно от 74 до 88 процентов могут быть достигнуты. достигнуто.

Кроме того, пульсации давления, вызванные нестационарным нагнетанием шестеренчатого насоса, должны быть измерены для проверки бесперебойной работы шестеренчатого насоса. Пульсации или рябь давления (всасывание или нагнетание) могут возникать в результате взаимодействия динамики нагнетания с динамическим поведением системы всасывающего и нагнетательного трубопровода. Наличие пульсации давления привело бы к колеблющемуся перепаду давления и, следовательно, флуктуирующему потоку в межзубцовое пространство шестерни. Если точки минимальной пульсации давления совпадают с фазой расширения при открытии боковых областей потока, это может привести к некоторым неисправностям или снижению производительности.

В шестеренчатом насосе на момент трения и последующую работу насоса и требуемую мощность могут влиять температура жидкости, а также рабочее давление и скорость насоса. Когда перепад давления велик, момент трения сначала уменьшается, а затем увеличивается с увеличением скорости насоса. При большом перепаде давления момент трения может стать выше с повышением температуры жидкости в области низких скоростей насоса, но может иметь противоположную тенденцию в области высоких скоростей насоса.

Переходный режим и кавитация

Когда шестеренный насос работает с относительно низким давлением всасывания (например, когда жидкость поступает из резервуара на более низком уровне), давление во всасывающем трубопроводе и камере приближается к давлению пара и возникает кавитация. может иметь место выше по потоку от области зубчатого зацепления.

Другой распространенной проблемой при эксплуатации является кавитация в случае работы в переходных режимах. Одной из частых причин кавитации является недостаточный приток в расширяющиеся межзубные пространства. Во многих теоретических или эксплуатационных исследованиях по этим темам следует учитывать межзубные объемы, образующиеся в основаниях ведущей и ведомой шестерен. Сжимаемый поток в эти объемы и из них играет важную роль в кавитации и переходных процессах.

Чтобы изучить влияние рабочих параметров, таких как давление всасывания, на работу насоса, в тематическом исследовании шестеренный насос работал со скоростями 1200 об/мин и 3400 об/мин с давлением нагнетания около 20 бар изб. Всасывание насоса осуществляется из атмосферного резервуара. Падение давления на всасывании на 0,8 бар наблюдалось, когда насос работал со скоростью 3400 об/мин. Другими словами, при частоте вращения около 3400 об/мин шестеренный насос должен работать при среднем абсолютном давлении всасывания 0,2 бара (бар абс. ), что относительно близко к предельному значению насоса, и следует ожидать кавитации. При 1500 об/мин такая же ситуация представляла меньший перепад давления на всасывании всего около 0,5 бар; это привело к среднему абсолютному давлению всасывания примерно 0,5 бар абс. с некоторым хорошим запасом по кавитации.

Производство и производительность

Шестеренчатые насосы обычно бывают одинарными или двойными (два набора шестерен) с различными типами шестерен, такими как прямозубые, косозубые, шевронные. Косозубые и шевронные зубчатые колеса обычно обеспечивают более плавный поток по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами, хотя все типы зубчатых колес относительно гладкие. Прямозубые зубчатые колеса легче всего резать и они наиболее широко используются. Косозубые и шевронные шестерни работают тише, но стоят дороже. Обычно они используются в шестеренных насосах большой производительности.

Объемы рабочего объема шестеренчатого насоса напрямую зависят от профиля зуба шестерни. Поскольку профиль зуба эвольвентной шестерни легко изготавливается и может применяться технология передачи мощности, этот профиль обычно используется для недорогого шестеренчатого насоса. В эвольвентной передаче профили зубьев представляют собой эвольвенты окружности.

Угол давления представляет собой острый угол между линией действия и нормалью к линии, соединяющей центры зубчатых колес. Теоретически производители шестерен могут производить любой угол давления. Тем не менее, наиболее распространенные шестерни имеют угол давления 20 градусов, а шестерни с углом давления 14,5 градусов и 25 градусов являются другими распространенными вариантами. Увеличение угла давления увеличивает ширину основания зуба шестерни, что приводит к большей прочности и грузоподъемности. Уменьшение угла давления обеспечивает меньший люфт, более плавную работу и меньшую чувствительность к производственным ошибкам. Только в ограниченных ситуациях используются косозубые эвольвентные передачи, где спирали двух эвольвент имеют разную «руку», а «линия действия» — это внешние касательные к базовым окружностям.

Во многих шестеренных насосах используются косозубые шестерни. Зубья косозубых шестерен нарезаны под углом к поверхности шестерни. Когда два зуба косозубой зубчатой передачи входят в зацепление, контакт начинается с одного конца зуба и постепенно расширяется по мере вращения шестерен, пока два зуба не войдут в полное зацепление. Это постепенное зацепление делает косозубые шестерни более плавными и тихими, чем прямозубые. Из-за угла наклона зубьев на косозубых шестернях при их зацеплении на шестерню создается осевая нагрузка (осевая нагрузка).

Эта нагрузка должна быть надлежащим образом устранена, например, с помощью упорных (осевых) подшипников. Использование винтовых зубчатых колес показано, когда применение включает относительно высокие скорости, относительно мощные насосы или когда важно снижение шума.

Ориентировочно, скорость может считаться высокой, если скорость линии подачи превышает 20 метров в секунду.

Шестерня типа «елочка» представляет собой особый тип двойной косозубой шестерни, представляющей собой поперечное сочетание двух косозубых шестерен противоположного направления. Сверху винтовые канавки этой шестерни выглядят как буква «V». В отличие от косозубых передач, шевронные передачи не создают дополнительной осевой нагрузки. Как и косозубые шестерни, шестерни типа «елочка» имеют то преимущество, что работают плавно, потому что в любой момент времени в зацеплении может находиться более двух зубьев. Их преимущество перед косозубыми зубчатыми колесами состоит в том, что боковая тяга одной половины уравновешивается тягой другой половины. Это означает, что можно использовать шестерни типа «елочка», не требуя значительного упорного подшипника.

Прецизионные шевронные шестерни сложнее в изготовлении, чем эквивалентные прямозубые или косозубые шестерни, и, следовательно, они дороже. Недостатком зубчатого колеса в виде елочки является то, что его нельзя нарезать простыми зубофрезерными станками, так как фреза наткнется на другую половину зубчатого колеса. Следовательно, необходимы передовые и дорогие производственные машины, такие как современные ЧПУ.

См. другие статьи о техобслуживании здесь.

Основы инженерного дела: основы гидравлических насосов

Загрузите эту статью в формате .PDF

Когда работает гидравлический насос, он выполняет две функции. Во-первых, его механическое действие создает вакуум на входе в насос, что позволяет атмосферному давлению нагнетать жидкость из резервуара во впускной трубопровод к насосу. Во-вторых, его механическое действие доставляет эту жидкость к выходу насоса и нагнетает ее в гидравлическую систему.

Насос создает движение или поток жидкости: не создает давление . Он создает поток, необходимый для развития давления, которое является функцией сопротивления потоку жидкости в системе. Например, давление жидкости на выходе из насоса равно ноль для насоса, не подключенного к системе (нагрузка). Далее, для насоса, подающего в систему, давление будет повышаться только до уровня, необходимого для преодоления сопротивления нагрузки.

Классификация насосов

Все насосы могут быть классифицированы как объемные или объемные. Большинство насосов, используемых в гидравлических системах, являются объемными.

Непрямой объемный насос создает непрерывный поток. Однако, поскольку он не обеспечивает положительного внутреннего уплотнения от проскальзывания, его производительность значительно меняется при изменении давления. Центробежные и пропеллерные насосы являются примерами насосов прямого вытеснения.

Если выходное отверстие объемного насоса закрыто, давление поднимется, а производительность упадет до нуля. Хотя насосный элемент продолжал бы двигаться, поток останавливался из-за проскальзывания внутри насоса.

В объемном насосе проскальзывание незначительно по сравнению с объемным выходным потоком насоса. Если бы выходное отверстие было забито, давление мгновенно увеличилось бы до такой степени, что насосный элемент насоса или его корпус вышли бы из строя (вероятно, взорвались бы, если приводной вал не сломался первым), или первичный двигатель насоса остановился бы.

Принцип объемного вытеснения

Насос объемного вытеснения — это насос, который вытесняет (подает) одинаковое количество жидкости за каждый цикл вращения насосного элемента. Постоянная подача во время каждого цикла возможна благодаря посадке с жесткими допусками между насосным элементом и корпусом насоса. То есть количество жидкости, проскальзывающей мимо насосного элемента в объемном насосе, минимально и ничтожно мало по сравнению с теоретически максимально возможной подачей. Подача за цикл остается почти постоянной, независимо от изменений давления, против которого работает насос. Обратите внимание, что если проскальзывание жидкости существенное, насос работает неправильно и его следует отремонтировать или заменить.

Объемные насосы могут быть фиксированного или переменного объема. Производительность насоса постоянной производительности остается постоянной в течение каждого цикла откачки и при заданной скорости насоса. Производительность насоса с переменным рабочим объемом можно изменить, изменив геометрию камеры рабочего объема.

Другими названиями для описания этих насосов являются гидростатические для объемных насосов и гидродинамические насосы для объемных насосов. Гидростатический означает, что насос преобразует механическую энергию в гидравлическую при сравнительно небольшом количестве и скорости жидкости. В гидродинамическом насосе скорость и движение жидкости большие; выходное давление фактически зависит от скорости, с которой жидкость течет.

Поршневые насосы

Рисунок 1. Поршневой насос.

Принцип объемного вытеснения хорошо проиллюстрирован в насосе поршневого типа, простейшем объемном насосе, рис. 1. По мере выдвижения поршня частичный вакуум, создаваемый в насосной камере, всасывает жидкость из резервуара через впускной клапан. клапан в камеру. Частичный вакуум помогает надежно зафиксировать выпускной обратный клапан. Объем жидкости, всасываемой в камеру, известен из-за геометрии корпуса насоса, в данном примере цилиндра.

Когда поршень втягивается, впускной обратный клапан возвращается в исходное положение, закрывая клапан, а сила поршня смещает выпускной обратный клапан, вытесняя жидкость из насоса в систему. При каждом возвратно-поступательном цикле из насоса вытесняется одинаковое количество жидкости.

Все объемные насосы подают одинаковый объем жидкости за каждый цикл (независимо от того, поршневые они или вращающиеся). Это физическая характеристика насоса, не зависящая от скорости движения. Однако чем быстрее приводится в действие насос, тем больше итого объема жидкости он доставит.

Роторные насосы

В роторном насосе вращательное движение переносит жидкость от входа насоса к выходу насоса. Ротационные насосы обычно классифицируют в зависимости от типа элемента, передающего жидкость, поэтому мы говорим о ротационном насосе шестеренчатого, лопастного, лопастного или поршневого типа.

Рис. 2. Цилиндрический шестеренчатый насос.

Насосы с внешним зацеплением можно разделить на типы с внешним и внутренним зацеплением. Типичный насос с внешним зацеплением показан на рис. 2. Эти насосы поставляются с прямозубым, косозубым или шевронным зацеплением. Прямозубые зубчатые колеса легче всего резать и они наиболее широко используются. Косозубые и шевронные шестерни работают тише, но стоят дороже.

Шестеренчатый насос создает поток, перекачивая жидкость между зубьями двух зацепляющихся шестерен. Одна шестерня приводится в движение приводным валом и вращает промежуточную шестерню. Полости, образованные между соседними зубьями шестерни, закрыты корпусом насоса и боковыми пластинами (также называемыми изнашиваемыми или прижимными пластинами).

На входе в насос создается частичный вакуум, когда зубья шестерни выходят из зацепления. Жидкость втекает, чтобы заполнить пространство и разносится по внешней стороне шестерен. Когда зубья снова входят в зацепление на выпускном конце, жидкость вытесняется.

Объемный КПД шестеренных насосов достигает 93% при оптимальных условиях. Зазоры между рабочими поверхностями шестерен, гребнями зубьев шестерен и корпусом создают почти постоянные потери в любом перекачиваемом объеме при фиксированном давлении. Это означает, что объемная эффективность при низких скоростях и потоках низкая, поэтому шестеренные насосы должны работать на скоростях, близких к их максимальным номинальным значениям.

Хотя потери через рабочие зазоры, или «скольжение», увеличиваются с увеличением давления, эти потери почти постоянны при изменении скорости и производительности. Для одного насоса потери увеличиваются примерно на 1,5 галлона в минуту от нуля до 2000 фунтов на квадратный дюйм независимо от скорости. Изменение проскальзывания при изменении давления мало влияет на производительность при работе на более высоких скоростях и выходной мощности. Шестеренчатые насосы с внешним зацеплением относительно невосприимчивы к загрязнениям в масле, которые увеличивают скорость износа и снижают эффективность, но внезапные заедания и отказы маловероятны.

Рис. 3. Кулачковый насос.

Кулачковый насос представляет собой роторный насос с внешним зацеплением, рис. 3. Он отличается от обычного насоса с внешним зацеплением способом привода «шестерен». В шестеренчатом насосе одна шестерня приводит в движение другую; в лопастном насосе оба кулачка приводятся в движение через подходящие приводные шестерни вне камеры корпуса насоса.

Винтовой насос представляет собой шестеренчатый насос с осевым потоком, аналогичный по принципу действия винтовому компрессору. Винтовые насосы бывают трех видов: одновинтовые, двухвинтовые и трехвинтовые. В одновинтовом насосе спиральный ротор вращается эксцентрично во внутреннем статоре. Двухвинтовой насос состоит из двух параллельно зацепляющихся роторов, вращающихся в корпусе, обработанном с малыми допусками. Трехвинтовой насос состоит из ротора с центральным приводом и двух зацепляющихся холостых роторов; роторы вращаются внутри корпуса, обработанного с малыми допусками.

Поток через винтовой насос аксиальный и направлен в направлении рабочего ротора. Впускная гидравлическая жидкость, окружающая роторы, захватывается при вращении роторов. Эта жидкость выталкивается равномерно при вращении роторов вдоль оси и вытесняется другим концом.

Жидкость, подаваемая винтовым насосом, не вращается, а движется прямолинейно. Роторы работают как бесконечные поршни, которые непрерывно движутся вперед. Пульсаций нет даже на высокой скорости. Отсутствие пульсаций и отсутствие контакта металл-металл обеспечивает очень тихую работу.

Насосы большего размера используются в качестве насосов низкого давления для подачи большого объема на большие прессы. Другие области применения включают гидравлические системы на подводных лодках и другие области применения, где необходимо контролировать шум.

Рисунок 4. Шестеренчатые насосы — героторные и серповидные.

Насосы с внутренним зацеплением , рис. 4, имеют внутреннее зацепление и внешнее зацепление. Поскольку в этих насосах внутренняя шестерня имеет на один или два зуба меньше, чем внешняя, относительные скорости внутренней и внешней шестерен в этих конструкциях низкие. Например, если бы количество зубьев на внутренней и внешней шестернях было 10 и 11 соответственно, внутренняя шестерня сделала бы 11 оборотов, а внешняя — 10. Эта низкая относительная скорость означает низкую скорость износа. Эти насосы представляют собой небольшие компактные агрегаты.

Серповидное уплотнение Насос с внутренним зацеплением состоит из внутренней и внешней шестерни, разделенных серповидным уплотнением. Две шестерни вращаются в одном направлении, причем внутренняя шестерня вращается быстрее, чем внешняя. Гидравлическое масло всасывается в насос в точке, где зубья шестерни начинают расходиться, и подается к выпускному отверстию в пространстве между серпом и зубьями обоих разрывов. Точка контакта зубьев шестерни образует уплотнение, равно как и небольшой зазор между концами на серповидности. Хотя в прошлом этот насос обычно использовался для малой производительности с давлением ниже 1000 фунтов на квадратный дюйм, недавно стала доступна двухступенчатая модель на 4000 фунтов на квадратный дюйм.

Геротор насос с внутренним зацеплением состоит из пары шестерен, которые всегда находятся в скользящем контакте. Внутреннее зубчатое колесо имеет на один зуб больше, чем героторное. Обе шестерни вращаются в одном направлении. Масло всасывается в камеру, где зубья расходятся, и выбрасывается, когда зубья снова начинают зацепляться. Уплотнение обеспечивается скользящим контактом.

Как правило, шестеренный насос с внутренним зацеплением и уплотнением под давлением в виде гребня зуба имеет более высокий объемный КПД при низких скоростях, чем насос серповидного типа. Объемный и общий КПД этих насосов находятся в том же диапазоне, что и у насосов с внешним зацеплением. Однако их чувствительность к загрязнениям несколько выше.

Рис. 5. Базовый (несбалансированный) лопастной насос.

В лопастных насосах несколько лопастей скользят в пазах ротора, который вращается в корпусе или кольце. Корпус может быть эксцентричным по отношению к центру ротора, или его форма может быть овальной, рис. 5. В некоторых конструкциях центробежная сила удерживает лопасти в контакте с корпусом, в то время как лопасти вдавливаются в пазы и выходят из них под действием силы тяжести. эксцентриситет корпуса. В одном лопастном насосе легкие пружины прижимают лопасти к корпусу; в другой конструкции насоса штифты под давлением выталкивают лопасти наружу.

Во время вращения, когда пространство или камера, окруженная лопастями, ротором и корпусом, увеличивается, создается вакуум, и атмосферное давление нагнетает масло в это пространство, которое является входной стороной насоса. По мере уменьшения пространства или объема жидкость вытесняется через выпускные отверстия.

Рис. 6. Сбалансированный лопастной насос.

Рис. 7. Пластинчатый насос переменной производительности с компенсацией давления.

Сбалансированные и несбалансированные лопастные насосы — Насос, показанный на рис. 5, имеет номер неуравновешенный , потому что все насосное действие происходит в камерах с одной стороны ротора и вала. Эта конструкция создает боковую нагрузку на ротор и приводной вал. Пластинчатый насос этого типа имеет круглый внутренний корпус. Неуравновешенные лопастные насосы могут иметь постоянный или переменный рабочий объем. Некоторые лопастные насосы имеют уравновешенную конструкцию , в которой эллиптический корпус образует две отдельные насосные зоны на противоположных сторонах ротора, так что боковые нагрузки уравновешиваются, рис. 6. Уравновешенные лопастные насосы поставляются только в конструкциях с постоянным рабочим объемом.

В неуравновешенной конструкции с переменным объемом, рис. 7, рабочий объем можно изменить с помощью внешнего управления, такого как маховик или компенсатор давления. Система управления перемещает кулачковое кольцо, чтобы изменить эксцентриситет между кольцом и ротором, тем самым изменяя размер насосной камеры и, таким образом, изменяя рабочий объем за один оборот.

Когда давление достаточно велико, чтобы преодолеть усилие пружины компенсатора, кулачковое кольцо смещается, уменьшая эксцентриситет. Регулировка пружины компенсатора определяет давление, при котором смещается кольцо.
Поскольку для удержания лопастей в корпусе и обеспечения герметичности в этих точках требуется центробежная сила, эти насосы не подходят для работы на низких скоростях. Эксплуатация на скорости ниже 600 об/мин не рекомендуется. Если использовать пружины или другие средства для удержания лопастей на кольце, возможна эффективная работа на скоростях от 100 до 200 об/мин.

Насосы лопастные сохраняют свою высокую эффективность в течение длительного времени, т.к. компенсация износа концов лопастей и корпуса происходит автоматически. По мере износа этих поверхностей лопасти перемещаются дальше в своих пазах, чтобы поддерживать контакт с корпусом.

Пластинчатые насосы, как и другие типы, бывают сдвоенными. Сдвоенный насос состоит из двух насосных агрегатов в одном корпусе. Они могут быть одинакового или разного размера. Хотя они установлены и приводятся в действие как одиночные насосы, гидравлически они независимы. Другим вариантом является последовательная установка: два насоса одинаковой производительности соединены последовательно, так что выход одного питает другой. Такая компоновка обеспечивает удвоенное давление, обычно создаваемое этим насосом. Лопастные насосы имеют относительно высокий КПД. Их размер невелик по отношению к выходу. Грязеустойчивость относительно хорошая.

Поршневые насосы

Рис. 8. Аксиально-поршневой насос изменяет рабочий объем за счет изменения угла наклона шайбы.

Поршневой насос представляет собой роторный агрегат, в котором для создания потока жидкости используется принцип поршневого насоса. Вместо использования одного поршня в этих насосах используется множество комбинаций поршень-цилиндр. Часть насосного механизма вращается вокруг приводного вала, создавая возвратно-поступательные движения, которые всасывают жидкость в каждый цилиндр, а затем вытесняют ее, создавая поток. Есть два основных типа: аксиально-поршневые и радиально-поршневые; обе области доступны в виде насосов с фиксированным и переменным рабочим объемом. Вторая разновидность часто способна к переменному обратимому (надцентровому) смещению.

Большинство аксиально- и радиально-поршневых насосов можно использовать как с переменным, так и с постоянным рабочим объемом. Насосы с переменным рабочим объемом, как правило, несколько больше и тяжелее, потому что они имеют дополнительные внутренние органы управления, такие как маховик, электродвигатель, гидравлический цилиндр, сервопривод и механический шток.

Аксиально-поршневые насосы — Поршни в аксиально-поршневых насосах совершают возвратно-поступательное движение параллельно центральной линии приводного вала поршневого блока. То есть вращательное движение вала преобразуется в осевое возвратно-поступательное движение. Большинство аксиально-поршневых насосов являются многопоршневыми и используют обратные клапаны или портовые пластины для направления потока жидкости от входа к выпуску.

Рис. 9. Радиально-поршневой насос.

Рядные поршневые насосы — Простейший тип аксиально-поршневого насоса имеет конструкцию с наклонной шайбой, в которой блок цилиндров вращается приводным валом. Поршни, установленные в отверстиях в блоке цилиндров, соединены через поршневые башмаки и втягивающее кольцо, так что башмаки упираются в наклонную наклонную шайбу. Когда блок поворачивается, рисунок 8, башмаки поршня следуют за наклонной шайбой, заставляя поршни совершать возвратно-поступательное движение. Отверстия расположены в пластине клапана таким образом, что поршни проходят через впускное отверстие при вытягивании и через выпускное отверстие при обратном вдавливании. В этих насосах рабочий объем определяется размером и количеством поршней, а также длиной их хода. , который зависит от угла наклона шайбы.

В моделях линейных насосов с переменным рабочим объемом наклонная шайба качается в подвижной траверсе. Поворот вилки на цапфе изменяет угол наклона шайбы, увеличивая или уменьшая ход поршня. Вилку можно позиционировать с различными элементами управления, т.е. , ручным управлением, сервоприводом, компенсатором, маховиком и т. д.

Рис. 10. Кривая давление-расход гидравлического насоса постоянного рабочего объема.

Насосы с изогнутой осью — Этот насос состоит из приводного вала, который вращает поршни, блока цилиндров и стационарной поверхности клапана, обращенной к отверстиям блока цилиндров, через которые проходят впускной и выпускной потоки. Ось приводного вала расположена под углом по отношению к оси блока цилиндров. Вращение приводного вала вызывает вращение поршней и блока цилиндров.

Поскольку плоскость вращения поршней находится под углом к плоскости поверхности клапана, расстояние между любым из поршней и поверхностью клапана постоянно изменяется во время вращения. Каждый отдельный поршень перемещается от поверхности клапана в течение половины оборота вала и по направлению к поверхности клапана в течение другой половины.

Поверхность клапана имеет такие отверстия, что ее впускной канал открыт для отверстий цилиндров в той части оборота, где поршни удаляются. Его выпускной канал открыт для отверстий цилиндров в той части оборота, где поршни движутся к поверхности клапана. Таким образом, во время вращения насоса поршни всасывают жидкость в соответствующие отверстия цилиндров через впускную камеру и вытесняют ее через выпускную камеру. Насосы с изогнутой осью поставляются в конфигурациях с фиксированным и переменным рабочим объемом, но не могут быть реверсированы.

Рис. 11. Кривая давления и расхода гидравлического насоса с регулируемым рабочим объемом с идеальной компенсацией расхода и давления.

В радиально-поршневых насосах поршни расположены радиально в блоке цилиндров; они перемещаются перпендикулярно осевой линии вала. Доступны два основных типа: в одном используются поршни цилиндрической формы, в другом — шариковые поршни. Их также можно классифицировать в соответствии с расположением портов: обратный клапан или игольчатый клапан. Они доступны с фиксированным и переменным рабочим объемом, а также с переменным реверсивным (центральным) рабочим объемом.

В радиально-поршневом насосе с отверстиями на цапфе, рис. 9, блок цилиндров вращается на неподвижной цапфе и внутри круглого реактивного кольца или ротора. Когда блок вращается, центробежная сила, давление наддува или какая-либо форма механического воздействия заставляют поршни следовать за внутренней поверхностью кольца, которое смещено от центральной линии блока цилиндров. Поскольку поршни совершают возвратно-поступательное движение в своих отверстиях, отверстие в штифте позволяет им всасывать жидкость при движении наружу и выпускать ее при движении внутрь.

Размер и количество поршней, а также длина их хода определяют рабочий объем насоса. Рабочий объем можно изменять, перемещая опорное кольцо для увеличения или уменьшения хода поршня, изменяя эксцентриситет. Для этой цели доступны несколько элементов управления.

Рис. 12. Схема типового управления пропорциональным компенсатором давления насоса.

Плунжерные насосы чем-то похожи на роторно-поршневые насосы в том смысле, что нагнетание происходит за счет возвратно-поступательного движения поршней в каналах цилиндров. Однако в этих насосах цилиндры закреплены; они не вращаются вокруг приводного вала. Поршни могут перемещаться возвратно-поступательно коленчатым валом, эксцентриками на валу или качающейся пластиной. При использовании эксцентриков обратный ход осуществляется пружинами. Поскольку клапаны не могут быть снабжены закрытием и открытием портов при вращении, в этих насосах могут использоваться впускные и выпускные обратные клапаны.

Благодаря своей конструкции эти насосы обладают двумя особенностями, которых нет у других насосов: один из них имеет более надежное уплотнение между входом и выходом, что позволяет работать при более высоких давлениях без чрезмерной утечки проскальзывания. Во-вторых, во многих насосах смазка движущихся частей, кроме поршня и цилиндрического отверстия, может быть независимой от перекачиваемой жидкости. Поэтому можно перекачивать жидкости с плохими смазывающими свойствами. Объемный и общий КПД близки к аксиально- и радиально-поршневым насосам.

Объем перекачиваемой жидкости за один оборот рассчитывается исходя из геометрии маслонесущих камер. Насос никогда не подает рассчитанное или теоретическое количество жидкости. Насколько это близко, называется объемной эффективностью . Объемная эффективность находится путем сравнения расчетной подачи с фактической подачей. Объемный КПД зависит от скорости, давления и конструкции насоса.

Механический КПД насоса также далек от идеального, потому что часть входной энергии тратится на трение. Общий КПД гидравлического насоса является произведением его объемного и механического КПД.
Насосы обычно оцениваются по максимальному рабочему давлению и производительности в гал/мин или л/мин при заданной скорости привода в об/мин.

Согласование мощности насоса с нагрузкой

Рис. 13. Кривая «напор-расход» регулируемого гидронасоса с компенсацией давления.

Рисунок 14. Схема управления двухступенчатым компенсатором насоса.

Компенсация давления и определение нагрузки — термины, часто используемые для описания функций насоса, повышающих эффективность работы насоса. Иногда эти термины используются взаимозаменяемо, и это заблуждение проясняется, когда вы понимаете разницу в том, как работают эти два расширения.

Чтобы исследовать эти различия, рассмотрим простую схему, в которой используется насос постоянной производительности, работающий с постоянной скоростью. Эта схема эффективна только тогда, когда нагрузка требует максимальной мощности, потому что насос выдает полное давление и подачу независимо от потребности нагрузки. Предохранительный клапан предотвращает чрезмерное повышение давления, направляя жидкость под высоким давлением в резервуар, когда система достигает настройки сброса. Как показано на рис. 10, мощность тратится впустую всякий раз, когда нагрузке требуется меньше полного расхода или полного давления. Неиспользованная энергия жидкости, производимая насосом, превращается в тепло, которое необходимо рассеять. Общая эффективность системы может составлять 25% или ниже.

Насосы с переменным рабочим объемом, оснащенные регуляторами рабочего объема, рис. 11, могут сэкономить большую часть этой потерянной гидравлической мощности при перемещении одной нагрузки. Варианты управления включают маховик, рычаг, цилиндр, сервопривод штока и электрогидравлический сервопривод. Примерами приложений для управления рабочим объемом являются гидростатические трансмиссии с рычажным управлением, используемые для приведения в движение косилок, погрузчиков с бортовым поворотом и дорожных катков.

Несмотря на точное соответствие расходу и давлению одной нагрузки, эти элементы управления не имеют встроенных возможностей ограничения давления или мощности. Таким образом, должны быть приняты другие меры для ограничения максимального давления в системе, и первичный двигатель по-прежнему должен иметь угловую мощность. Более того, когда насос снабжает контур несколькими нагрузками, ухудшаются характеристики согласования расхода и давления.

Конструктивный подход к системе, в которой один насос питает несколько нагрузок, заключается в использовании насоса, оснащенного пропорциональным компенсатором давления, рис. 12. Пружина бугеля смещает наклонную шайбу насоса в сторону полного рабочего объема. Когда давление нагрузки превышает настройку компенсатора, сила давления воздействует на золотник компенсатора, чтобы преодолеть силу, действующую на пружину.

Затем золотник смещается в сторону камеры компенсатора с пружиной, направляет выходную жидкость насоса к поршню и уменьшает рабочий объем насоса. Золотник компенсатора возвращается в нейтральное положение, когда давление насоса соответствует настройке пружины компенсатора. Если нагрузка блокирует приводы, расход насоса падает до нуля.

Использование насоса переменной производительности с компенсацией давления, а не насоса постоянной производительности, значительно снижает требования к мощности контура, рис. компенсатор. Поскольку сам компенсатор работает от жидкости под давлением, давление нагнетания должно быть установлено выше, скажем, на 200 фунтов на квадратный дюйм, чем максимальное давление нагрузки. Таким образом, если настройка давления нагрузки насоса с компенсацией давления составляет 1100 фунтов на квадратный дюйм, насос будет увеличивать или уменьшать свой рабочий объем (и выходной поток) в зависимости от давления нагнетания 1300 фунтов на квадратный дюйм.

Двухступенчатое управление компенсатором давления , рис. 14, использует вспомогательный поток при давлении нагрузки через отверстие в золотнике компенсатора основной ступени для создания перепада давления в 300 фунтов на квадратный дюйм. Этот перепад давления создает силу на золотнике, которой противодействует пружина основного золотника. Пилотная жидкость поступает в бак через небольшой предохранительный клапан. Давление в пружинной камере 4700 фунтов на квадратный дюйм обеспечивает настройку управления компенсатором на 5000 фунтов на квадратный дюйм. Повышение давления выше уставки компенсатора смещает золотник главной ступени вправо, перенаправляя выходную жидкость насоса на ходовой поршень, что преодолевает усилие смещения поршня и уменьшает рабочий объем насоса в соответствии с требованиями нагрузки.

Высказанное ранее заблуждение проистекает из наблюдения, что выходное давление насоса с компенсацией давления может упасть ниже настройки компенсатора во время движения привода. Это происходит не из-за того, что насос воспринимает нагрузку, а из-за того, что размер насоса слишком мал для применения. Давление падает, потому что насос не может генерировать достаточный поток, чтобы справиться с нагрузкой. При правильном размере насос с компенсацией давления всегда должен нагнетать достаточное количество жидкости через отверстие компенсатора для работы компенсатора.

Динамическое превосходство

Рис. 15. Типичные характеристики одно- и двухступенчатой компенсации давления.

Рис. 16. Схема пропорционального компенсатора насоса с функцией определения нагрузки.

В отношении функции согласования двухступенчатый компенсатор идентичен пропорциональному компенсатору, показанному на рис. 12. Однако динамические характеристики двухступенчатого регулятора выше. Это становится очевидным при анализе переходного процесса, связанного с внезапным снижением требуемой нагрузки, начиная с полного хода при низком давлении.

Одноступенчатый золотник управления подает сжатую жидкость на ходовой поршень только тогда, когда давление нагнетания насоса достигает настройки компенсатора. Золотник основной ступени двухступенчатого регулятора начинает двигаться, как только давление нагнетания насоса за вычетом давления в камере пружины превышает настройку пружины на 300 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку управляющая жидкость течет через отверстие и из-за потока, необходимого для сжатия жидкости в пружинной камере, давление в пружинной камере отстает от давления нагнетания насоса. Это приводит к тому, что золотник становится неуравновешенным и смещается вправо.

Снижение хода насоса начинается до того, как давление нагнетания насоса достигнет настройки компенсатора, рис. 15. Обратите внимание, что в системе, оснащенной аккумулятором, двухступенчатое управление компенсатором дает мало преимуществ. Однако в гидравлических системах экскаваторов преимущества двухступенчатого компенсатора очевидны: он обеспечивает гораздо большую защиту компонентов системы от скачков давления.

Рис. 17. Кривая «напор-расход» насоса с регулированием по нагрузке.

Рис. 18. Схема управления насосом с определением нагрузки и ограничением давления. 916 ступенчатое управление компенсатором, рис. 12, за исключением того, что пружинная камера подсоединена после регулируемого отверстия, а не непосредственно к баку. Чувствительный к нагрузке золотник компенсатора достигает равновесия, когда перепад давления на регулируемом отверстии соответствует настройке пружины на 300 фунтов на квадратный дюйм.

Любой из трех основных сигналов измерения нагрузки управляет насосом измерения нагрузки: без нагрузки, в рабочем состоянии и при разгрузке. В режиме без нагрузки отсутствие давления нагрузки приводит к тому, что насос создает нулевой расход нагнетания при смещении или давлении разгрузки. Во время работы давление нагрузки заставляет насос создавать поток нагнетания в зависимости от установленного перепада давления или давления смещения. Когда система достигает максимального давления, насос поддерживает это давление, регулируя расход нагнетания.

Как и насос с компенсацией давления, насос с измерением нагрузки имеет регулятор компенсации давления, но он модифицирован для приема двух сигналов давления, а не одного. Как и в случае с компенсацией давления, чувствительное к нагрузке управление получает сигнал, представляющий давление нагнетания, но также получает второй сигнал, представляющий давление нагрузки. Этот сигнал исходит от второго отверстия ниже по потоку от первого. Это второе отверстие может быть клапаном регулирования расхода непосредственно за выпускным отверстием насоса, отверстием золотника направляющего регулирующего клапана или может быть сужением в проводнике жидкости.

Сравнение этих двух сигналов давления в модифицированной секции компенсатора позволяет насосу определять как нагрузку, так и расход. Это еще больше снижает потери мощности, рис. 17. Выходной поток насоса изменяется в зависимости от перепада давления на двух отверстиях. Точно так же, как насос с компенсацией давления увеличил свое давление нагнетания на величину, необходимую для работы компенсатора давления, давление нагнетания насоса с измерением нагрузки и расхода обычно на 200–250 фунтов на квадратный дюйм выше, чем фактическое давление нагрузки.

Кроме того, чувствительный к нагрузке насос может следовать требованиям нагрузки и расхода для одной функции контура или нескольких одновременных функций, соотнося мощность в лошадиных силах с максимальным давлением нагрузки. Это потребляет минимально возможную мощность и выделяет наименьшее количество тепла.

Управление оператором

Если переменное отверстие представляет собой регулирующий клапан с ручным управлением, система может работать в режиме согласования нагрузки по указанию оператора. Когда он открывает клапан управления потоком, поток увеличивается пропорционально (постоянный перепад давления на отверстии с увеличивающимся диаметром) при давлении, немного превышающем давление нагрузки.

Как показано на рис. 17, потери мощности очень малы при использовании компенсатора насоса переменного объема, чувствительного к нагрузке. Поскольку система управления определяет перепад давления, а не абсолютное давление, необходимо предусмотреть предохранительный клапан или другое средство ограничения давления.

Эта проблема решается с помощью управления с измерением нагрузки/ограничением давления, рис. 18. Это управление работает так же, как и ранее описанное управление с измерением нагрузки, до тех пор, пока давление нагрузки не достигнет настройки ограничителя давления. В этот момент ограничительная часть компенсатора отменяет управление, чувствительное к нагрузке, чтобы разрушить ход насоса. Опять же, первичный двигатель должен иметь угловую мощность.

Шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке

Рис. 19. Шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке с двумя установленными гидростатами. Пружинная регулировка позволяет настраивать перепад давления для клапанов разных производителей или длин трубопроводов.

Поршневые и лопастные насосы полагаются на свою способность изменять рабочий объем для выполнения измерения нагрузки. Как же тогда шестеренчатый насос может определять нагрузку, если его рабочий объем фиксирован? Как и стандартные шестеренчатые насосы, шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке имеют низкую начальную стоимость по сравнению с другими конструкциями с аналогичными характеристиками расхода и давления. Однако шестеренчатые насосы с регулированием по нагрузке обеспечивают универсальность аксиально-поршневых и лопастных насосов с переменным рабочим объемом, но без высокой сложности и высокой стоимости механизмов с переменным рабочим объемом.

Шестеренчатый насос с измерением нагрузки может:

обеспечивать высокую эффективность измерения нагрузки без высоких затрат, связанных с поршневыми или лопастными насосами,
обеспечивает выходной поток от нуля до полного менее чем за 40 миллисекунд с небольшим скачком давления или без него и без наддува на входе насоса,
контуры привода с низким (приближающимся к атмосферному) разгрузочным давлением,
обеспечивают приоритетный поток и вторичный поток с низким давлением разгрузки, чтобы уменьшить потребляемую мощность в режиме ожидания и вторичной нагрузке, и
с лопастными или поршневыми насосами с измерением нагрузки без необходимости изменения размеров линии или компонентов.

Рис. 20. Управление разгрузочным устройством было добавлено к шестеренчатому насосу с измерением нагрузки. В системе управления используется тарелка или плунжер, чтобы обеспечить максимальный поток при минимальном перепаде давления на разгрузочном устройстве с минимальным движением органа управления.

Рис. 21. Комбинированное управление достигается за счет включения пилотного предохранительного клапана, благодаря которому гидростат действует как главная ступень управляемого предохранительного клапана.

Поршневые насосы с измерением нагрузки используют компенсатор давления и гидростат для изменения объемной подачи в систему в зависимости от давления нагрузки и требований к расходу. Гидростат представляет собой подпружиненное устройство, которое измеряет поток в соответствии с усилием пружины на его равных, но противоположных эффективных площадях. Он может быть ограничительным, как в последовательном контуре, или может перенаправлять первичное давление нагрузки на вторичное давление или давление в резервуаре. Проще говоря, гидростат разделяет общий поток на два потока: один представляет собой требуемый расход, а другой представляет собой требуемое давление первичного контура. Поршневой насос, чувствительный к нагрузке, использует свой гидростат для регулирования выходного потока в зависимости от давления нагрузки и перенаправляет избыточный поток насоса на вторичный канал, который может быть направлен в резервуар или во вторичный контур.

Шестеренчатый насос с измерением нагрузки, с другой стороны, использует гидростат в сочетании с разгрузочным устройством для изменения его объемной производительности в зависимости от нагрузки и требований к расходу. Поскольку поршневой и шестеренчатый насосы с измерением нагрузки используют один сигнал измерения нагрузки для управления давлением нагнетания и расходом насоса, они взаимозаменяемы в схемах измерения нагрузки. Оба типа имеют много общего и обеспечивают значительную экономию энергии по сравнению с системами, использующими насосы с постоянным рабочим объемом. Оба обеспечивают пониженное энергопотребление в рабочем режиме, когда для работы функции требуются расход и давление. Они также экономят электроэнергию в режиме ожидания — когда система простаивает или находится в нерабочем режиме. Кроме того, они могут уменьшить требуемый размер и, следовательно, стоимость клапанов, проводников и фильтров, необходимых для контура.

Шестеренчатый насос с измерением нагрузки, показанный на рис. 19, минимизирует энергопотребление в рабочем режиме за счет разделения общего потока нагнетания в соответствии с давлением удаленной первичной функции и первичным потоком. Это достигается за счет единого сигнала измерения нагрузки, исходящего из приоритетной цепи и направленного как можно ближе к стороне нагнетания шестерен насоса.

Добавление устройства управления разгрузкой в контур насоса, рис. 20, позволяет системе экономить электроэнергию как в режиме ожидания, так и в рабочем режиме. Этот регулятор должен быть установлен параллельно входному отверстию гидростата и как можно ближе к стороне нагнетания шестерен. Он должен управляться тем же сигналом измерения нагрузки, что и на рис. 19.. Этот сигнал приводит к тому, что насос сбрасывает весь поток из выпускного отверстия во вторичный контур при давлении, значительно ниже уставки перепада давления гидростата в режиме ожидания.

Управление разгрузчиком должно работать на том же дистанционном датчике нагрузки, который управляет гидростатом. В отличие от гидростата, разгрузочная тарелка управления разгрузкой выполнена с соотношением противолежащих площадей не менее 2:1. Любое обнаруженное линейное давление, превышающее 50 % давления нагнетания насоса, закроет управление разгрузочным устройством. Способность управления разгрузочным устройством разгрузить насос до давления нагнетания, близкого к атмосферному, контролируется усилием пружины тарелки или плунжера. Регулятор разгрузки установлен на самое низкое значение, чтобы поддерживать нагрузку внутреннего давления шестеренчатого насоса. По сравнению со стандартной схемой шестеренчатого насоса с фиксированным рабочим объемом, это управление может снизить энергопотребление в режиме ожидания на 90%.

Двойное и комбинированное управление

Рис. 22. На этом разрезе показано комбинированное управление, которое имеет регулируемый гидростат, встроенный в орган управления разгрузчика. Расположение гидростата в системе управления малой разгрузкой позволяет всем участкам поршня работать от единого сигнала отклика нагрузки. Он предназначен для приложений, использующих большие насосы, где вторичный поток обходит резервуар.

Сигнал измерения нагрузки может быть обусловлен ограничением давления в линии дистанционного измерения или доведением его до 0 фунтов на квадратный дюйм. Это приводит к тому, что гидростат и управление разгрузочным механизмом чувствительного к нагрузке шестеренчатого насоса реагируют на условный сигнал в соответствии с давлением нагнетания. Это достигается путем обеспечения пилотного сброса, рис. 21, который заставляет гидростат действовать как основная ступень предохранительного клапана с пилотным управлением. Способность регулировать чувствительную к нагрузке линию запатентована и делает шестеренчатый насос с чувствительной к нагрузке полезной для функций, отличных от простого измерения нагрузки.

Шестеренчатый насос с комбинированным управлением, чувствительный к нагрузке, рис. 22, предназначен для насосов большого рабочего объема и перепускает вторичный поток в резервуар. Он также запатентован и может использоваться в тех же целях, что и насос с двойным управлением. Однако, поскольку вторичный поток должен быть направлен в резервуар, его нельзя использовать, когда вторичный контур приводит в действие нагрузку.

Скачать эту статью в формате .PDF

Конструкция, работа, типы и их преимущества

Насосная промышленность получила широкое распространение с 1982, и далее было сделано множество усовершенствований и изобретений. Одной из разработок, ставших великим изобретением, являются объемные насосы и их типы. Расширение знаний об окружающей среде дало реальное развитие насосам без уплотнений вала. Тенденция электроники и компьютеров даже вошла в область применения насосов в аспекте приводов с регулируемой скоростью. Программное обеспечение для выбора насоса ускорило процесс выбора насоса, а также несколько сценариев. Из всего этого мы собираемся обсудить «Шестеренчатый насос».

Шестеренчатый насос относится к категории поршневых насосов с роторным насосом непрерывной подачи. С помощью зубчатого зацепления механическая энергия преобразуется в энергию жидкости, что создает вакуумное всасывание. Пространство, которое находится между зубчатым зацеплением, втягивает высокий уровень вязких жидкостей, позволяя им течь к поверхности стенки, а затем к выходу. Этот насос эффективно работает с увеличенным уровнем вязкой жидкости, такой как масло, поскольку не требует заливки.

Конструкция шестеренчатого насоса

Как правило, шестеренчатый насос конструируется с двумя или более шестернями вращения внутри секции корпуса, имеющими больший допуск. Чтобы обеспечить правильную передачу жидкости, впускное и выпускное отверстия выполнены с надлежащим корпусом. В зависимости от конструкции корпуса шестеренный насос бывает двух типов. И они

Насосы с внутренним зацеплением
Насосы с внешним зацеплением

Выбор шестеренчатого насоса основывается на основных факторах. В случае этих насосов вытеснение жидкости за каждый оборот зубчатого колеса определяется как:

Q = ʃ0zt0Vndt

Где флуктуация расхода (ŋ) = Vmax – Vmin

Здесь Q соответствует вытеснению жидкости расход жидкости

«t0» соответствует времени оборота зубьев

«Vmax» и «Vmin» соответствуют максимальному и минимальному расходу

«Vav» соответствует среднему расходу

Принцип работы

Принцип работы шестеренчатого насоса можно объяснить следующим образом:

При вращении зубчатых колес внутри секции корпуса воздух застревает между зубьями и по всему их периметру, что создает пространство. Это показывает результат подъема жидкости в положительном направлении вверх на пути к всасывающему насосу. Насос продолжает всасывать воздух до тех пор, пока не начнет получать жидкость через внутреннюю секцию.

Жидкость будет втягиваться в него на уровне атмосферного давления; прежде чем оказаться в ловушке между двумя колесами. Постепенно вязкая жидкость будет вытягиваться в направлении выхода, а затем вытягиваться наружу. Насос эффективно работает и в неактивном состоянии, но работает более активно, когда был предварительно залит.

Дополнительная защита в случае сброса клапана устанавливается в револьверный насос шестеренчатого типа, чтобы предотвратить любое разрушение трубопровода или насоса. Предохранительный клапан снизит дополнительное давление в аварийной ситуации, тем самым предохранив все оборудование.

Конструкция шестеренчатого насоса

Типы

В основном существует два типа шестеренчатых насосов , а также насосы

Внутренние
Внешний p

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Этот насос работает по тому же принципу, но здесь блокирующие шестерни имеют разные размеры и одна вращается внутри другой шестерни. Большая шестерня, которая означает, что ротор называется внутренней шестерней, а зубья находятся на внутренней стороне. Внутри ротора имеется минимальная шестерня. Зубья этих двух шестерен сблокированы в одном положении.

Когда эти шестерни выходят из сетки на входной стороне насоса, они создают увеличенный объем. Затем жидкость втекает в полости и окружается зубьями шестерни, а две шестерни продолжают вращаться напротив перегородки и секций корпуса. Когда зубья шестерни заблокированы на стороне нагнетания насоса, объем жидкости уменьшается, и жидкость вытягивается.

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Насос с внешним зацеплением

Здесь две шестерни одинакового размера, сблокированные другими отдельными валами. Как правило, двигатель приводит в движение начальную передачу, а вторую приводит начальная. В некоторых случаях двигатель приводит в движение оба вала. Подшипники со стороны корпуса будут поддерживать валы.

Когда эти шестерни выходят из сетки на входной стороне насоса, они создают увеличенный объем. Затем жидкость втекает в полости и окружается зубьями шестерни, поскольку две шестерни продолжают вращаться против секции корпуса. Когда зубья шестерен насоса заблокированы.

Области применения

Области применения шестеренчатых насосов указаны ниже:

Шестеренчатые насосы в основном используются для перекачки вязких жидкостей с высоким уровнем вязкости, таких как смолы, масла, пищевые продукты и краски.

Используются там, где требуется точное дозирование.
Поскольку производительность шестеренчатого насоса не сильно зависит от давления, его можно применять даже в тех случаях, когда имеется несбалансированная подача.

Классификация шестеренчатых насосов также имеет свои особенности применения:

Применение шестеренных насосов с внешним зацеплением

Химическое смешивание и компаундирование
Используется в смазочных и топливных маслах
Полимеры и растворители
Едкие и кислотные жидкости
Гидравлические, сельскохозяйственные и инженерные приложения
Дозирование полимеров и химические экстракты

Применение в насосах с внутренним зацеплением

Используется в производстве поверхностно-активных веществ и мыла
Пигменты, чернила и смолы
Используется в пищевых продуктах, таких как корма для животных, какао-масло, кукурузные супы и во многих продуктах

Преимущества и недостатки шестеренчатого насоса

Преимущества

Упрощенное обслуживание
Минимально подвержен кавитации
Управляемые результаты
Работа с широким спектром вязких жидкостей

Недостатки

Издает громкий звук при блокировке передач
Жидкости должны быть очищены от абразивов

Часто задаваемые вопросы

1). В чем разница между шестеренчатыми насосами с внутренним и внешним зацеплением?

Эти шестеренчатые насосы отличаются размерами ротора и промежуточной шестерни.

2). Могут ли шестеренчатые насосы работать всухую?

Да, шестеренные насосы могут эксплуатироваться как самовсасывающие

3). Что понимается под передаточным числом?

Определяется как отношение оборотов выходного вала к одному обороту входного вала.

4). Что такое шестеренчатый насос с внешним зацеплением?

Насос с внешним зацеплением — это насос PD, который работает с двумя одинаковыми и взаимосвязанными шестернями, поддерживаемыми двумя отдельными валами.

5). Что такое объемный насос?

Насос PD имеет расширяющиеся и сужающиеся полости на стороне всасывания и нагнетания.

Таким образом, оба типа шестеренчатых насосов широко используются во многих областях, и их преимущества и недостатки позволяют использовать их во многих отраслях промышленности. Кроме того, простота обслуживания и минимальная восприимчивость к проблемам улучшают работу шестеренных насосов. Узнайте больше о концепции, каковы другие характеристики шестеренчатого насоса?

Эксплуатация и техническое обслуживание шестеренчатого насоса

В шестеренчатом насосе используются две зацепляющиеся зубчатые шестерни для подачи воды от входа насоса к выходу. На рис. № 1 показан упрощенный чертеж шестеренчатого насоса с внешними зубьями слева вместе с альтернативным расположением зубьев, направленных внутрь.

Шестеренчатые насосы используют зубчатые передачи, вращающиеся внутри корпуса с малым допуском, чтобы всасывать жидкость, а затем выдавливать ее перед собой. Лопастные пароходы использовали тот же принцип работы. Эти насосы являются насосами объемного типа, и все, что всасывается в них, будет вытеснено наружу. Как следствие, они могут создавать очень высокое давление нагнетания. Конструкционные материалы варьируются от металлов различных типов и твердости до пластмасс различных типов и твердости.

Соблюдение жестких допусков между корпусом и зубьями имеет решающее значение для эффективной работы. Зазор между кромками зубьев и корпусом и торцами зубьев и задней и передней стенками корпуса очень мал. Между зубьями и корпусом он составляет порядка 0,1 мм (0,004 дюйма), в то время как зазоры между передней и задней сторонами шестерен и концами корпуса составляют всего 0,025 мм (0,001 дюйма). Малые зазоры уменьшают рециркуляцию жидкости обратно от нагнетания высокого давления к стороне всасывания низкого давления и делают эти насосы одними из самых эффективных доступных.

Шестеренчатые насосы обычно имеют один проход вала через корпус для соединения с приводом. Шестерни насосов меньшего размера могут опираться на опорные подшипники на концах корпуса и смазываются продуктом. В более крупных насосах используются подшипники качения, установленные в корпусах подшипников. Для предотвращения износа зубьев при контакте между поверхностями продукт выполняет смазку.

Конструкция шестеренчатого насоса позволяет использовать его с чистыми жидкостями. Убедитесь, что они всасывают жидкость намного выше дна расходного бака в свободном пространстве для жидкости. Могут перекачиваться жидкости как с низкой, так и с высокой вязкостью. Если должны перекачиваться пищевые продукты, чувствительные к сдвигу (т. е. когда взбалтывающее действие насоса разрушает клетки и волокна), размер насоса необходимо увеличить, а скорость уменьшить.

Конструкция также обеспечивает хорошие характеристики всасывания, и их можно использовать для всасывания чистых жидкостей с низкой вязкостью с большой глубины или с большого расстояния. При перекачивании жидкостей с высокой вязкостью, а также при заборе с глубины или расстояния обеспечьте легкое попадание жидкости в насос. Установите всасывающие линии большого диаметра, сделайте их короткими и, по возможности, всегда устанавливайте насос ниже расходного резервуара, чтобы всасывание происходило под положительным напором хранящейся жидкости.

Очень тонкие допуски не позволяют перекачивать какие-либо твердые или твердые частицы, так как они могут быть раздавлены между зубьями и разрушить насос. Если существует риск попадания твердых частиц в насос, необходимо установить сетчатый фильтр всасывающей линии, который можно легко очистить. Используйте как можно более мелкое сито без значительного увеличения потерь давления всасывания, иначе в насосе возникнет кавитация. Если частицы настолько мелкие, что проходят через фильтр, лучше выбрать насос другой конструкции.

Будучи поршневым насосом, он подает очень точное количество на каждый оборот, а это означает, что они обладают хорошими характеристиками дозирования независимо от их скорости. Шестеренчатые насосы являются хорошими дозирующими насосами для химических добавок при условии решения проблем совместимости материалов.

При использовании шестеренчатого насоса должен быть установлен клапан сброса давления, чтобы защитить насос в случае заклинивания от закрытого клапана или засорения. Перепускной клапан может быть подсоединен к стороне всасывания насоса или в бак подачи.

Насосы с ременным приводом имеют дополнительную защиту, заключающуюся в том, что ремни будут проскальзывать в шкивах, если насос заглохнет. Убедитесь, что установлены подшипники с высокой радиальной грузоподъемностью, если насос должен иметь ременный привод. Если между двигателем и насосом используется приводная муфта, крайне важно точно выровнять валы с точностью до 0,05 мм (0,002 дюйма) от конца вала двигателя до конца вала насоса с помощью лазерного или обратного циферблатного индикатора. Несоосность вала вызывает орбитальное движение, которое нагружает подшипники и деформирует вал при вращении. Гибкие муфты валов будут передавать эти нагрузки.

Для этих насосов требуются прочные и прочные опоры на прочных металлических основаниях и цоколях. Если используется прямой линейный привод через муфту вала, весь насосный агрегат должен быть смонтирован на прочной стальной раме, а опоры насоса должны быть отшлифованы плоско с допуском 0,025 (0,001 дюйма)

Шестеренчатые насосы требуют хорошей, надежной установки, предохранительного клапана. для защиты насоса от избыточного давления и гарантированной подачи чистой жидкости. Те, у кого есть внешние подшипники, требуют смазки подшипников. Механические уплотнения создают собственный набор проблем, и по возможности выбирайте насосы, в которых они не используются. Если установлены механические уплотнения, становится критически важным, чтобы валы вращались правильно, а давление и потоки процесса были стабильными и не колебались слишком сильно, чтобы неравномерно нагружать подшипники и зубья шестерен.

Зубья шестерни не должны работать всухую. Зубы без смазки будут тереться друг о друга и стираться. Если эти насосы работают всухую, а температура повышается, шестерни расширяются и начинают тереться о корпус. Это приведет к разрыву корпуса и зубьев. Либо насос разрушен, либо тонкие зазоры в корпусе потеряны, что позволяет рециркуляцию внутри насоса. Наилучшей защитой от работы всухую является установка реле потока на линии всасывания, которое отключает питание насоса при отсутствии потока.