Принцип действия шестерёнчатых насосов

В камере всасывания зубья выходят из зацепления, давление падает и жидкость заполняет межзубцевые впадины.

Шестерни вращаются с постоянной угловой скоростью, направления вращения – противоположные. Камера нагнетания отделена от камеры всасывания зубьями в зацеплении. В камере всасывания зубья выходят из зацепления, объём увеличивается, давление понижается и тогда головки зубьев пересекают кромки шестеренных камер. Жидкость замыкается во впадинах и переносится на сторону нагнетания. Здесь зубья входят в зацепление, давление растёт, жидкость вытесняется в камеру нагнетания и в нагнетательный трубопровод.

Напор, подача шестерёнчатых насосов

Величина напора определяется сопротивлением трубопровода.

Подача определяется формулой:

,

где

– суммарный объём всех межзубцевые впадин насоса или теоретическая подача насоса за 1 оборот шестерней.

,

где

и – радиус наружной окружности шестерен и окружности межзубцевых впадин,

– ширина шестерен.

Действительная подача насоса рассчитывается по формуле:

.

Особенности действия шестерёнчатых насосов

1. Профиль зубьев шестерен эвольвентный. Когда зубья входят в зацепление, во впадины забирается небольшое количество жидкости, давление во впадинах увеличивается; а когда зубья выходят из зацепления, давление резко падает. В результате увеличивается вибрация шестерен, валов, подшипников, что ухудшает условия их эксплуатации.

Меры предупреждения: снабжение боковых крышек корпуса разгрузочными колодцами, с помощью которых запертый объём сообщается со смежными незапертыми шестеренными впадинами; высверливания отверстий в межзубцевых впадинах, с помощью которых через центральный канал вала запертые впадины сообщаются со стороной всасывания. Осуществляется подрезка зубьев.

2. Когда зубья выходят из зацепления, происходит заполнение межзубцевых впадин, на жидкость действует центробежная сила. Давление во впадинах понижается, из жидкости выделяется некоторое количество газов, в результате впадины заполняются не полностью. На стороне нагнетания давление высокое, впадины заполняются, при этом возникают гидравлические удары, что увеличивает вибрацию шестерен валов подшипников и снижает подачу насоса.

Меры предупреждения:

а) Ограничение окружной скорости шестерен.

б) Ограничение высоты всасывания.

в) Использование шестерен с прямыми, косыми или шевронными зубьями.

Подача шестерёнчатых насосов пульсирующая.

,

, – максимальная и средняя секундная подача насоса соответственно.

.

Винтовые насосы

Винтовые насосы – насосы, вытеснителями которых являются винты.

Для классификации винтовых насосов используются два основных признака:

§ число винтов,

§ вид нарезок винтов.

По первому признаку – одно-, двух-, трёх-, четырёх- и пяти-винтовые.

По второму признаку – герметичные и негерметичные. У герметичных камера нагнетания отделяется от камеры всасывания герметичными нарезками винтов. Во втором случае герметичность отделения от камеры нагнетания от всасывания отсутствует, т.к. большой зазор. Герметичные насосы бывают 3-х или 5-и винтовые.

Нарезки винтов эвольвентного, циклоидного или эвольвентно-циклоидного профиля. При таком профиле нарезок, теоретическая линия зацепления нарезок и линия касания нарезок по цилиндрическим поверхностям получается сплошной. Обеспечивается герметичное отделение камеры нагнетания от всасывания. В действительности между нарезками винтов существует зазор, необходимый для смазки винтов.

Нарезки винтов двухзаходные. Передаточное отношение равно единице. Направления вращения ведущего и ведомого винтов противоположные.

Поперечное сечение винтов представляет 3 или 5 шестерен специального профиля в зацеплении. Зацепление нарезок подчиняется закону зубчатого зацепления.

Во время действия винт вращается с постоянной скоростью. Под действием осевой составляющей давления винта на жидкость, жидкость движется в направлении нагнетательного патрубка в пространстве между поверхностью винта и обоймой.

Пластинчатые насосы

Пластинчатые насосы – насосы, сообщение энергии жидкости в которых производится с помощью ротора, снабжённого подвижными пластинами. Основной классификационный признак – кратность действия, в соответствии с которой насосы делятся на насосы простого и двукратного действия.

В насосах простого действия . За один рабочий ход в каждой рабочей камере осуществляется одно всасывание и одно нагнетание, а у двукратного в каждой рабочей камере – два всасывания и два нагнетания.

Принцип действия

Рассмотрим на примере насоса простого действия.

1. – ротор.

2. – паз ротора.

3. – окно всасывания.

4. – пластина.

5. – окно нагнетания.

6. – рабочая камера.

7. – направляющее кольцо.

Пластины посажены в пазы ротора со скользящей посадкой. Ротор внутри направляющего кольца с эксцентриситетом.

,

– наружный диаметр ротора.

Ротор крепится внутри направляющего кольца между двумя прижимными дисками, в одном из которых окно всасывания и нагнетания, а рабочими камерами является пространство между пластинами. Во время действия насоса пластины прижаты к поверхности направляющего кольца действием центробежной силы и давлением жидкости под торцы пластин. Ротор вращается с постоянной угловой скоростью, вращение ротора сопровождается изменением величины объёма рабочих камер. В результате в верхней части круга вращения происходит всасывание, а в нижней – нагнетание.

Напор, подача

Напор создаётся в результате давления пластин на жидкость. Его величина равна сопротивлению трубопровода.

,

где

– суммарный объём,

–частота вращения.

,

– толщина пластин,

– число пластин,

– ширина ротора,

– эксцентриситет.

.

.

– величина несущественная.

.

Особенности действия

1. Подача пульсирующая, степень неравномерности определяется формулой:

.

2. Во время действия вал нагружен действием поперечной силы от радиальной составляющей давления. Радиальная составляющая изгибает вал и нагружает его знакопеременной нагрузкой.

Указанные особенности отсутствуют у насосов двукратного действия.

Водокольцевые насосы

Сообщение энергии жидкости производится с помощью лопастного рабочего колеса и водяного уплотняющего кольца.

Различают 2 вида водокольцевых насосов:

простого ( ) и двукратного ( ) действия.