Устройство, принцип действия пластинчатых насосов

Пластинчатые насосы – насосы в которых рабочие камеры ограничены двумя соседними вытеснителями (пластинами) и поверхностями ротора и статора (рис. 12.33). Здесь изображена схема простейшего двухпластинчатого насоса. Он состоит из следующих элементов:

1. ротор;

2. статор;

3. пластины;

4. пружина;

5. всасывающий патрубок;

6. нагнетательный патрубок.

При вращении ротора 1 в направлении, указанном стрелкой, объем камеры насоса, соединенной с входной (всасывающей) полостью 5, увеличивается, а камеры, соединенной с нагнетательной полостью 6 – уменьшается, в соответствии, с чем происходит всасывание через канал 5 и нагнетание через канал 6. В связи с тем, что ротор и статор в нижней части соприкасаются, одна из пластин в любом положении ротора, отделяет всасывающую полость от нагнетательной.

Такой насос применяется при небольших давлениях в качестве вспомогательного в системах смазки и т.д. Двухпластинчатый насос имеет большую неравномерность подачи. Для устранения этого недостатка применяют многопластинчатые насосы, схемы которых здесь не приводятся.

Плотность контакта пластин со статором обеспечивается пружинами, давлением масла и др.

Производительность такого насоса

,

(12.76)

где в – ширина ротора;

D – диаметр статора;

z – число пластин;

s – толщина пластин.

Регулирование величины производительности и реверсирование подачи осуществляется соответственно изменением величины и знака эксцентриситета е.

Устройство и принцип действия шестеренных и винтовых насосов

Шестеренные насосы широко используются в системах подачи смазки. Они выполняются с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Шестеренный насос состоит из пары сцепляющихся между собой шестерен (1, 2) помещенных в плотно охватывающий их корпус 5 с каналами для подвода – 6 и отвода – 7 жидкости (рис. 12.34). При вращении шестерен, так как указано на рисунке, в зоне всасывания (нижняя часть рисунка), зубья выходят из впадин и в них образуется разрежение. Во впадинах жидкость переносится в верхнюю часть, где зубья входят в зацепление и выдавливают находящуюся там жидкость в нагнетательный трубопровод. Цифрой 3 обозначены ведущий вал, а 4 – ведомый. Насосы этого типа отличаются простотой изготовления и надежностью в эксплуатации, обладает способностью реверсирования, и являются машинами обратимыми. Количество зубьев у шестерен от 8 до 16. Давление, создаваемое насосом 10 – 20 МПа.

Производительность шестеренных насосов рассчитывается по формуле

,

(12.77)

где m – модуль зацепления, , а d_н – диаметр начальной окружности;

z – число зубьев;

в – ширина зуба;

n – число оборотов в секунду.

Эти насосы допускают относительно высокие числа оборотов (3000 – 4000 об/мин). Увеличение числа оборотов ограничивается возможностью заполнения жидкостью рабочих камер.

Если увеличить наклон зубьев насоса с косозубыми шестернями, получим винтовой насос, который отличается надежностью, компактностью, бесшумностью в работе, равномерной подачей. Винтовые насосы выпускают в двух- и трехвинтовом исполнении.
Наибольшее распространение получили трехвинтовые насосы (рис. 12.35). Насос состоит из трех винтовых роторов, средний из которых 1 является ведущим, а два боковых – 2 и 3 – ведомыми, служащими в качестве уплотнителей ведущего винта. Передаточное отношение между ведущими и ведомыми роторами равно единице. При вращении винтов их нарезки, взаимно замыкаясь, отсекают во впадинах некоторый объем жидкости и перемещают его вдоль оси вращения. Поскольку нарезки винтов, выполняющие роль поршней, движутся непрерывно в одном направлении, пульсация подачи в насосе практически отсутствует.

Для определения производительности можно пользоваться формулой

,

(12.78)

где d – диаметр малого винта.

Бесприводные насосы.

К бесприводным насосам относятся устройства, в которых источником энергии служит энергия гидравлического удара или энергия, подаваемая с некоторым избыточным давлением жидкости, пара, газа или воздуха. Насосы этого типа делятся на:

1. струйные насосы (эжекторы);

2. пневматические насосы;

3. эрлифты (газлифты);

4. гидравлические тараны.

Струйные насосы находят довольно широкое применение для откачки воды из котлованов, шахт, для смешивания горячей и холодной воды в системах теплофикации (элеваторы) и т.д. Насос конструктивно весьма прост, не имеет вращающихся и движущихся частей, может быть изготовлен на самом простом оборудовании, практически не требует ухода.

Рассмотрим принципиальную схему водоструйного насоса (рис. 12.36). Рабочая жидкость Q_р вытекает с высокой скоростью через сопло 1 в приемную камеру 2. В выходном сечении сопла увеличивается кинетическая энергия и уменьшается потенциальная – в камере создается разрежение. Струя рабочей жидкости в приемной камере соприкасается с перемещаемой жидкостью Q_п, поступающей по трубе 3. Благодаря трению и импульсному обмену на поверхности струи в приемной камере происходят захватывание и перемещение жидкости в камеру смешения 4 и далее в конический диффузор 5. В камере смешения происходит обмен импульсами между рабочей и перемещаемой жидкостями. В диффузоре происходит превращение кинетической энергии в потенциальную.

Подачу насоса принято характеризовать коэффициентом эжекции u = Q_п / Q_р.

Вследствие значительных потерь в сопле, камере сме­шения и т.д. КПД струйных насосов невелик η = 0,15 ÷ 0,30.

Пневматические насосы работают по принципу вытеснения жидкости из резервуара газом или паром под давлением. На рис. 12.37 представлена схема пневматического насоса. Жидкость поступает в емкость 1 самотеком через вентиль 2. В процессе заполнения емкости жидкостью должен быть открыт вентиль 3, через который удаляется воздух. Когда резервуар наполнится, вентили 2 и 3 закрываются, а вентили 4 и 5 открываются. Через вентиль 4 в резервуар поступает сжатый воздух, и жидкость вытесняется из резервуара. Насос прост по устройству и может применяться в тех случаях, когда невыгодно применять насосы других типов.

Эрлифты – это воздушные подъемники, действующие с помощью сжатого воздуха (рис. 12.38). Сжатый воздух (эрлифт) или газ (газлифт) по трубе 3 от компрессора подается в нижний конец подъемной трубы 1, опущенной в скважину 4. На конце трубы устроен дырчатый башмак 2 или форсунка с отверстиями диаметром 4 – 6 мм. В дырчатом башмаке образуется газожидкостная эмульсия, которая, имея меньший, чем окружающая жидкость объемный вес, поднимается на поверхность земли и поступает в отстойник 5. Коэффициент полезного действия такого устройства составляет 20 – 25 %.

Работа тарана происходит следующим образом. Вода из водоема или резервуара 5 по разгонной трубе 1 самотеком перемещается к тарану под напором h. В конце трубы имеются два клапана 2 – ударный и 3 – нагнетательный. Нагнетательный клапан устанавливают в гидравлическом колпаке. В начальный момент времени клапан 2 закрыт под влиянием гидростатического давления, действующего на тарелку клапана (соответственно рассчитывается его масса). При открытии клапана 2 нажатием руки вода из резервуара под напором h потечет по разгонной трубе 1, и будет вытекать через клапан наружу с определенной скоростью. Когда динамическое усилие на тарелку клапана станет больше его веса, клапан резко сядет на свое место. В результате этого возникает гидравлический удар, который сопровождается, как известно, повышением давления; открывается нагнетательный клапан 3 и некоторая часть воды поступает в колпак, сжимая находящийся в нем воздух. Вслед за этим давление в разгонной трубе падает, вновь открывается клапан 2 и процесс повторяется. Накапливающаяся в колпаке вода создает в нем избыточное давление и осуществляется подача в резервуар 6 по нагнетательной трубе. В процессе работы часть воды выливается через ударный клапан и, соответственно, не поступает в резервуар 6. КПД тарана низок и составляет 25 ÷ 40 %.

Гидродвигатели

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: