Портал о насосах. Шестеренчатый насос (шестеренный): принцип работы
СодержаниеНасос – это гидравлическая техника различного назначения, которая может работать в режиме насоса или гидромотора в зависимости от того, какой вращательный момент передан валу. Вал может вращаться вправо, влево и в обратную сторону (реверсивно).
По своему прямому назначению насосы могут быть крыльчатыми и поршневыми, сильфонными и пластинчато-роторными, кулачковыми с серпообразым ротором и импеллерными, синусыми и винтовыми, перестальтическими (шланговыми) и вихревыми, мембранными и оседиагональными (шнековыми), центробежными и многосекционными, струйными аппаратами, гидротараннымии шестеренчатыми. Сегодня поговорим именно о шестеренчатых насосах.
Общее описание и назначение шестеренчатых насосов
Шестеренчатые насосы были запатентованы в СССР в конце сентября 1977-го года четырьмя инженерами мелитопольского института механизации сельского хозяйства Анатолием Кастеляни, Иваном Федоренко, Владимиром Черкуном и Михаилом Довгалем. Номер первого в СССР патента на усовершенствованный насос шестеренчатый – 646090. При этом, аппарат НШ, в том виде, в котором мы его знаем, был изобретен Олегом Барановым в 1968 году.
Шестереночный, шестерной – это то же самое, что и шестеренные насосы, которые нашли широкое применение в системах гидравлики последнего поколения. Шестеренные насосы делятся на технику для:
Устройство шестеренчатого насоса с внешним зацеплением
Шестеренные насосы (НД) рассчитаны на уровень давления до 5-ти атмосфер, (СД) рассчитаны для уровня давления до 30-ти атмосфер и высокого (ВД) – на уровень давления до 70-ти атмосфер. При этом шестеренчатый насос НД может применяться в смазочных и охладительных системах станков, СД – в системах гидравлики фрезерных и шлифовальных станков.
Применение шестеренчатых насосов высокого давления можно встретить в гидравлической системе протяжного, сверлильного, фрезерного или токарного оборудования.
Бывают также модели, специально спроектированные, чтобы пропускать воду или керамический краситель, масло или смазочные материалы.Кроме того, эти аппараты делятся на:
- шестеренный насос с внутренним зацеплением;
- с зацеплением наружного типа.
Аппараты с наружным зацеплением – это техника, рассчитанная для работы с вязкими жидкостями, которые используют для смазки. Эти аппараты достаточно просты в изготовлении, но не такие компактные, как аппараты с зацеплением внутреннего типа.
к меню ↑
Принцип работы шестеренчатого насоса
Ведомая шестеренка аппарата с наружным способом зацепления вращается при постоянном контакте с ведущей шестеренкой. При этом шестеренки вращаются в противоположные стороны, и в полости всасывания, в момент выхода зубьев из зацепления образуется вакуум.
Схема действия шестеренчатого насоса
За счет образования вакуума жидкость попадает в полость всасывания, где постепенно перемещается в полость нагнетания, откуда выталкивается зубьями в нагнетательный трубопровод. При этом, контакт между зубьями шестеренок такой плотный, что делает обратный ток жидкости из камеры нагнетания в камеру всасывания невозможным.
В аппаратах с внутренним принципом зацепления принцип работы шестеренного насоса примерно тот же, за исключением того, что ведущая шестеренка, которую вращает электродвигатель, вращает и внешнее колесо. Всасывание жидкости обеспечивается создаваемым вакуумом, а предохранительным клапаном между отсеком всасывания и нагнетания в данном случае служит серповидный уплотнитель.
Например, производитель насосов шестеренных Вosch, создал целую линейку аппаратов AZP с внешним принципом зацепления, которая состоит из моделей:
- AZPB;
- AZPF;
- AZPN;
- AZPG;
- AZPS;
- AZPT;
- AZPU;
Это модельный ряд нерегулируемых аппаратов с номинальным давлением от 250 до 280 бар. В остальном отличаются типовым рядом (последней буквой в маркировке модели от В до J). При этом, первые две буквы – AZ – это обозначение самого изделия, а Р – функция . Различия в типоразмерности внутри модельного ряда идут по постоянному и кратковременному рабочему давлению, а также минимальной и максимальной скорости вращения.
Последние четыре модели в списке обладают дополнительной функцией бесшумности при работе. Дополнительные характеристики всегда можно посмотреть в техническом паспорте и конфигураторе изделия.
Серия шестеренных насосов Г11 и Г11-11А используется в дозирующих устройствах и в аппаратах, где применяют технические масла и смазки, в которых повышенный уровень кинематической вязкости (до 400 мм²/с). При этом вязкость насосов может ограничиваться лишь смазывающей способностью жидкости и мощностью двигателя самого насосного аппарата.
Срез шестеренчатого насоса
Износостойкий корпус из чугуна и крышка из алюминиевого сплава, шестеренки из хромистой стали и манжетный тип уплотнения вала обеспечивают бесперебойную и надежную работу техники даже в условиях нагревания смазочных материалов до 60°C.
В стандартной модели насосов Г11-11А используют вал с правосторонним вращением. Но, по желанию заказчика модель можно модифицировать под левостороннее вращение или вообще, заменить прямое движение жидкостей на реверсивное. Обо всех изменениях будут сообщать дополнительные буквы в маркировке (Л или Р).
Но, если техника моделей Г11 и Г11-А использовалась для перекачки материалов, которые не вызывали коррозию и не представляют опасность при эксплуатации, то продукция компании VIP Technology рассчитана на абразивные, агрессивные и горючие материалы. Такие, например, как лак или краски, нефтепродукты или битум, нефтяного или дизельного топлива.
Такую насосную технику изготавливают из углеродистой стали и чугуна, а все уплотнения в конструкции представляют из себя соединение, в составе которого двойной графит и керамика. Иногда прокладки для вала и ведущего колеса могут выполняться из бронзы.
Принцип работы шестеренчатого насоса (видео)
к меню ↑
Причины поломки шестеренной насосной техники
Основное условие нормальной работы любой гидравлической техники – это достаточный уровень давления жидкости внутри системы. Для того, чтобы более подробно рассмотреть возможные варианты неисправностей аппаратов, нужно четко понимать схематическую конструкцию напорной шестеренчатой техники. Состоит шестеренный агрегат из:
- корпуса;
- крышки;
- ведущей шестерни;
- ведомой шестерни;
- втулки;
- сальника;
- уплотнителя;
- пластины;
- пружины;
- патрубка
- распределителя.
Вариант при котором отсутствует подача жидкости или ее поступает недостаточно
Полная схема шестеренчатого насоса
Если внутри насосной техники стала образовываться пена, то это значит, что произошла разгерметизация корпуса, и в систему проникает воздух. Если в распределителе засорился золотник, или неправильно отрегулирован предохранительный клапан, то аппарат не будет давать нужного давления. Кроме того, обе эти причины могут привести к перегреву самого агрегата.
Если корпус вибрирует или издает не характерные для нормального режима работы звуки, стоит проверить привод на степень износа или трубопроводы на предмет возможной закупорки из-за повышенной вязкости жидкости внутри насоса. Если привод очень изношен, то напорная техника будет самопроизвольно отключаться.
nasosovnet.ru
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:
rupumps.com
Принцип работы шестерёнчатого насоса
Существует около полутора десятков самых разных насосов для технических жидкостей. Их применение может быть обусловлено необходимым давлением на выходе, производительностью и габаритными размерами устройства. Если в сельском хозяйстве и в строительстве практически ничего не ограничивает возможность применения насоса той или иной конструкции, то под капот автомобиля можно поместить далеко не каждый насос. Одним из видов гидронасосов, активно применяемый в автомобилестроении, стал насос шестерёнчатого типа.
Содержание:
- Что такое насос шестерёнчатый насос
- Как работает гидравлический насос
- Виды шестерёнчатых насосов
- Недостатки и поломки устройства
Что такое насос шестерёнчатый насос
Для нормального функционирования двигателя и различных систем автомобиля может применяться как мембранный насос, шестерёнчатый, так и роторный. В тех системах, где необходимо добиться высокого давления, хорошей производительности и стабильной длительной работы, применяют именно насос шестерёнчатого типа. Как правило, это масляный насос системы смазки двигателя. Его задача состоит в том, чтобы обеспечить номинальное давление масла, которое жизненно необходимо для качественной смазки трущихся деталей.
В некоторых типах автомобильных моторов, с сухим типом картера и масляным бачком, насос дополнительно производит перекачку жидкости из картера обратно в бачок. Шестерёнчатый насос это устройство, способное перекачивать жидкость с помощью лопастей (зубьев) шестерён. Одна из них ведущая, которая соединена с приводным валом, вторая ведомая, она вращается свободно и входит в постоянное зацепление с ведущей.
Как работает гидравлический насос
Принцип работы шестерёнчатого насоса показан на схеме ниже. Жидкость попадает во впускной патрубок либо самотёком, либо под воздействием разряжения, которое создаёт насос, а на выходе из устройства жидкость уже имеет необходимое для системы давление. Оно может регулироваться как оборотами насоса, так и специальным ограничительным клапаном. Принцип действия устройства заключается в постоянном изменении объёма между зубцами ведущей и ведомой шестерни, помещённых в герметичный корпус.
Насос шестерёнчатый находит широчайшее применение не только в автомобилестроении благодаря целому ряду важных технических показателей:
такой насос способен подавать жидкость очень равномерно, без перепадов давления;
его конструкция предельно проста, поэтому крайне надёжна;
он не требует частого и сложного обслуживания и очень прост в ремонте;
срок эксплуатации такого устройства достаточно длительный;
насос может создавать высокое давление и имеет высокую производительность.
Виды шестерёнчатых насосов
В автомобильном моторе масляный шестерёнчатый насос может приводиться в движение или от коленвала, или от распредвала посредством привода. Устройство бывает как регулируемого типа, так и без регулировки. Последний поддерживает стабильное давление при помощи контрольного клапана, как правило, шарикового типа. (шарик, нагруженный пружиной, перекрывает маслопровод до момента обеспечения определённого давления в контуре смазки).
Насос регулируемого типа может изменять давление в контуре только изменяя свою производительность в зависимости от оборотов мотора, а в насосах нерегулируемого типа, при превышении номинального давления срабатывает защитный (перепускной) клапан, который ограничивает подачу масла, направляя его излишки либо во всасывающий объем, либо в картер мотора. По конструкции шестерёнчатый насос может быть двух типов:
С зацеплением наружного типа, когда шестерни находятся рядом на параллельных осях.
С зацеплением внутреннего типа, когда шестерни помещены одна в другую.
Оба типа насосов имеют схожие технические характеристики по производительности, но размеры насоса с наружным зацеплением больше. Более компактный насос с внутренним расположением шестерён. сложнее в производстве, поэтому и цена его на порядок выше.
Недостатки и поломки устройства
Несмотря на довольно простую конструкцию, устройство может терять работоспособность, о чем будет говорить низкое давление в контуре или его полно отсутствие. Это может произойти по нескольким причинам. Самая распространённая из них — поломка привода насоса. Могут повредиться шлицы приводного вала, также при определённом уровне естественного износа давление насоса может быть недостаточным.
При недостаточном давлении виновником может быть редукционный клапан, который может засориться или пружина, которая нагружает клапан, может потерять свои свойства. Сам шарик может перекоситься и клапан не сможет работать корректно. Пониженное давление может быть следствием загрязнения полостей насоса или всасывающего канала, загрязнение масляного фильтра. Нерегулируемый шестерёнчатый насос все реже используется в современной технике, поскольку он способствует повышенному износу масла, а КПД его чрезвычайно мал. К тому же мощность двигателя, затраченная на привод устройства, на 35% выше по сравнению с роторным, более современным масляным насосом.
Читайте также:
avtoshef.com
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
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.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
stankiexpert.ru
сферы использования, устройство и принцип работы
Насос шестеренчатый используется в автомобильных гидравлических системах, а также в разных промышленных отраслях. Дело в том, что такие устройства могут перекачивать жидкость разной степени вязкости и являются достаточно прочными, поэтому их можно использовать достаточно долго.
Применяется устройство в химической (для перекачивания щелочей, шампуня, эмульсий, нефтепродуктов), пищевой (перекачка какао, карамелей, меда сливок), нефтехимической и лакокрасочной промышленностях. Причем агрегат может перерабатывать огромное количество жидкости.
Насос шестеренчатый имеет достаточно простое устройство. Он состоит из нескольких рабочих камер, которые образуются рабочими поверхностями колес с зубчиками. Весь механизм вмещен в прочном корпусе из чугуна, стали или алюминия, и закрыт боковыми крышками. Особенностью устройства является небольшое количество составных частей. Достоинством агрегата является также и то, что элементы можно легко заменить в случае поломки. Благодаря этим особенностям насос имеет спрос и используется достаточно широко.
Нужно отметить, что насос шестеренчатый может быть многосекционным, с внешним или внутренним зацеплением, причем второй вариант является более компактными. Также можно выделить многоступенчатые аппараты. Что касается шестерен, то зубцы в них могут быть как шевронными, так и косыми. Самым распространенным является агрегат с внешним зацеплением. Нужно отметить, что аппараты могут иметь разные объемы.
Шестеренчатые насосы имеют много преимуществ:
— обеспечивают высокую производительность и равномерный поток жидкости;
— просты и надежны в эксплуатации;
— могут перекачивать самые разные по вязкости жидкости;
— их можно использовать достаточно долго, а ухаживать за ними не трудно.
Однако нужно быть осторожными при выборе аппарата, так как если в его изготовлении использовались некачественные запчасти, то они могут быстро износиться. Тем более, необходимо обратить внимание на то, чтобы зубцы были равномерными, в противном случае поток жидкости будет неравномерным.
Шестеренчатый насос, принцип работы которого достаточно прост, на сегодняшний день очень распространен. Работает он следующим образом: внутри корпуса устанавливается двигатель, на котором крепится ведущая шестерня, она прочно сцепляется с зубьями остальных элементов. Эти элементы приводятся в движение ведущей деталью. Когда насос включается, зубцы захватывают жидкость и перемещают ее в сторону нагнетателя, отжимая к корпусным стенкам. Благодаря ей детали устройства способны охлаждаться, поэтому аппарат не перегревается.
Насос шестеренчатый внутреннего сцепления следует использовать при небольших давлениях, так как они имеют небольшие размеры, а значит, и производительность их невысока. Поэтому если нужно использовать аппарат, который выдержит высокие давления, то лучше применять многоступенчатые устройства. Для того чтобы обеспечить несколько потоков жидкости, которые не будут зависеть друг от друга, используются многошестеренные аппараты.
fb.ru
Шестеренчатый насос принцип работы в подробностях
Когда звездочки работают в таком тандеме, их впадинки между зубьями образуют дополнительный функциональный объем. Зубья, пребывающие в сцепке – уменьшают его, а разъединившись – увеличивают. Перекачиваемая жидкость, попадая в эти межзубные проемы, перемещается ими в сторону движения звездочек. Так шестеренные насосы транспортируют жидкость или вязкие смеси.
Принцип работы
Зубья звездочек входят в абсолютное соединение намного раньше, чем из сцепных впадин выдавливается перекачиваемая жидкость. Она как бы пребывает взаперти. Именно этим шагом шестеренный насос и создает необходимое давление. Физический эффект по терминологии называется жидкостной компрессией и всегда сопровождается быстрым подъёмом давления. Это не приемлемо и для устранения, в полости рабочей камеры, выполняются разгрузочные специальные канавки. Шестеренчатый насос высокого давления имеет ограниченное применение.
Количество перекачиваемой жидкости непосредственно зависит от радиальных зазоров и осевых, которые также предвидены в общей конструкции устройства. Принцип перекачивания довольно прост. Жидкость из нагнетательной зоны перемещается в область, которая называется всасывающей и располагается во внутренней части помпы.
Рассматривая устройство шестеренчатого насоса необходимо учитывать их разновидность. При рабочем давлении в пределах от 2,5 мПа до 8,00 мПа применяются насосы, у которых отсутствует компенсация зазоров.
Если речь идет об отрезках давления, начиная с 10 мПа и заканчивая 25 мПа, то рациональнее воспользоваться насосом, оснащенным осевыми компенсационными зазорами. Существует и третий вид помп, у которых заводом-изготовителем предвидены, как радиальные, так и осевые компенсационные зазоры.
Рассматриваемые шестеренные насосы с оговариваемым типом зацепления располагают рабочими полостями или камерами различного объема, который может варьироваться в пределах от 1-4 см3 или от 250-400 см3 – шестеренчатый насос высокого давления. Естественно, что рабочие показатели оборотов будут также отличаться. В первом случае 750-900 об/мин., а во втором от 2500-3000 об/мин.
Исходя из конструктивных особенностей применение таких помп, было достаточно ограничено из-за:
- отсутствия возможности регулируемого давления;
- высокой шумности;
- сильной пульсации перекачиваемых смесей или жидкостей;
- очень малого рабочего срока службы подшипников качения;
- ненадежном функционировании при росте сжатия жидкостей слабой вязкости.
Насосы внутреннего зацепления
Рассматривая принцип работы этих помп, следует отметить их большую популярность. Выбор остановлен на них не случайно:
- компактно сложены, не габаритны;
- при перекачивании жидкости слабая пульсация;
- достаточно низкий шумовой порог.
Схема шестеренного насоса технологически достаточно проста. Внутренняя шестеренка или звездочка является ведущей. Внутри нее располагается еще одна – ведомая. Вращаясь, первая звездочка, с зубьями сцепки, располагающимися внутри, цепляет вторую, внутреннюю, у которой сцепные зубы находятся на наружной стороне. Принцип работы этой системы достаточно подробно описан выше. Впрочем, существует малая разница. Процесс вытеснения, как и всасывания, обеспечивается непосредственно через радиальные заводские сверления, которые располагаются на внешней звездочке в межзубных падинах. Этот же процесс может происходить через серповидные заводские прорези, располагающиеся в боковинных крышках аппарата.
Насосы, у которых завод-изготовитель не установил серповидный элемент, рассчитаны на функциональный объем не более 100 см3. Их допустимые величины сжатия составляют рабочий диапазон от 7-10 мПа.
Даже сегодня не существует требуемой возможности надежно разделить полости, работающие под давлением и располагающие малым зазором относительно поверхностных технических пустот внешних и внутренних зацепных зубьев без большей выработки в процессе его функционирования.
Достоинства и недостатки
Рассматривая положительные и отрицательные моменты нельзя однозначно утверждать, что такого типа насосы стоит применять, а вот эти не нужны и даром. В любом случае будут достоинства и недостатки, и выходить нужно из технологической потребности, а не простого суждения. Среди преимуществ насосов шестеренчатого типа подкупает:
- очень низкая стоимость;
- габаритная аккуратность и легкость применения, монтажа;
- достаточно внушительная продуктивность;
- практически отсутствие требований к перекачиваемой жидкости;
- легкость;
- отсутствием постоянной смазки трущихся элементов конструкции.
Рассмотрев достоинства, и недостатки стоит описать. Их не так уж много, но они все же существуют и способны влиять на процесс функционирования. Стоит отметить:
- понижение работоспособности в случае повышения температуры;
- увеличение зазоров приводит к уменьшению КПД. Этот момент стоит рассмотреть особенно детально. В некоторых вариантах заводом-изготовителем на одну ведущую звездочку приходятся две ведомые. Такой шаг позволяет значительно увеличить объем подаваемого масла помпой в систему. Другие усовершенствованные модели могут «похвастаться» заводским устройством, которое в автоматическом режиме компенсирует торцовой зазор и разгружает подшипник качения звездочек;
- пульсирующая подача смазывающего компонента не только провоцирует резкие подъемы и спуски моментов сжатия, но также и значительно увиливает продуцируемый шум;
- типы нерегулируемых помп располагают исключительно постоянной подачей и не предоставляют возможности регулировать давление согласно требованиям конкретной ситуации. Технически, произвести регулировку степени сжатия возможно трудоемкими способами. В некоторых случаях насос подключается к мотору, имеющему переменную частоту вращения ротора или с целью увеличить количество подаваемой жидкости, организовывает в одной магистральной системе несколько помп. Возможно также применение многосекционных насосов.
www.portalteplic.ru
Устройство шестеренных, поршневых и лопастных насосов.
Шестеренные насосы, благодаря простой конструкции и надежности в работе, широко распространены в гидроприводах дорожных машин. Принцип действия шестеренного насоса заключается в следующем.
Две шестерни равной ширины ведущая 1 и ведомая 2 находятся в зацеплении и расположены в корпусе 3 с минимальным радиальным зазором. К торцовым поверхностям шестерен прилегают боковые стенки насоса. При вращении шестерен жидкость, заполняющая впадины между зубьями, переносится шестернями по внутренней поверхности корпуса (показано стрелками) из полости всасывания А в полость нагнетания Б.
Объемный КПД в основном зависит от утечек рабочей жидкости через зазоры, образованные головками зубьев и корпусом насоса, а также между торцовыми поверхностями шестерен и боковыми стенками корпуса. Кроме того, дополнительно возникают утечки по линии контакта зубьев. Чтобы уменьшить радиальные утечки, зазор между шестернями и корпусом насоса делают минимальным, а для снижения торцовых утечек боковые стенки автоматически прижимаются к торцовым поверхностям шестерен жидкостью под рабочим давлением. Максимальное значение КПД шестеренных насосов — 0,8…0,95.
Поршневые насосы можно назвать одним из древнейших изобретений человечества. Еще греческий изобретатель Ктесибий в III в. до н.э. применил при тушении пожара насос, имевший два поршня. С тех пор поршневые насосы претерпели множество изменений, но их принцип остался неизменен.
Поршневые насосы, выпускаемые в широком ассортименте, разнообразны по своей конструкции и применяемых материалах. Чтобы понять принцип работы поршневой гидравлической машины, можно рассмотреть рабочий цикл обыкновенного одноступенчатого устройства. Изучаемый вариант состоит из рабочей камеры (цилиндра), и поршня, совершающего в нем возвратно-поступательное движение.
Как правило, в современных устройствах для передачи движения поршню применяют кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий движение вращения в возвратно-поступательное. Камера имеет напорное и всасывающее отверстия, оснащенные клапанами. При движении поршня и увеличении объема рабочего цилиндра давление в нем падает, в результате чего открывается клапан и пропускает внутрь определенное количество жидкости.
При обратном движении поршня в камере насоса генерируется избыточное давление; клапан всасывания перекрывается, а подачи — наоборот, открывает жидкости доступ в нагнетательный трубопровод. При этом жидкость будет поступать в напорный коллектор прерывисто, в зависимости от частоты движения поршня.
Для того, чтобы увеличить КПД поршневых машин и стабилизировать давление в напорном трубопроводе, применяют насосы двухстороннего действия и имеющие несколько цилиндров агрегаты. Насосы двухстороннего действия, в отличие от описанных выше, имеют поделенный пополам цилиндр, каждая часть которого имеет свой напорный и всасывающий патрубки, оснащенные клапанами. При движении поршня, в разных частях цилиндра создается либо избыточное, либо всасывающее давление, под действием которого открывается та или иная пара клапанов.
В качестве дополнительного прибора, обеспечивающего равномерную подачу поршневых насосов, применяются также воздушные колпаки, представляющие собой емкость, заполненную до некоторого уровня воздухом. При выбросе жидкости из камеры насоса, воздух, благодаря своей упругости, гасит часть давления, а при обратном цикле — воздух расширяется, и подача жидкости в напорный трубопровод или резервуар продолжается.
К недостаткам поршневых насосов следует отнести сложность изготовления, и как следствие, их высокую стоимость. К тому же, такие насосы требуют дополнительных уплотнительных приспособлений между стенками рабочей камеры и поршня, которые в результате воздействия сил трения подвержены износу.
Поршневые насосы описанной конструкции не применимы для перекачки сред, содержащих абразивные частицы. Зачастую такие насосы требуют дополнительной системы охлаждения. Последовательное соединение поршневых насосов с возвратно поступательным движением поршня не применяется, т.к. высокое давление на входе неприемлемо.
Неоспоримыми достоинствами поршневых насосов является возможность генерирования больших напорных значений при малых габаритах, взаимозаменяемость деталей, возможность регулировки давления в напорном трубопроводе путем изменения частоты движения или хода поршней.
Лопастные (а среди них – центробежные) – основной тип насосов как с точки зрения производительности и универсальности, так и их распространенности (не менее 75% промышленных насосов). Самые маленькие можно взять в руку, а самые большие достигают нескольких метров в диаметре. Мощность центробежных насосов может составлять от долей киловатта до многих тысяч киловатт.
На рисунке показан центробежный насос. Жидкость поступает к центральной части рабочего колеса (крыльчатки). Крыльчатка установлена на валу в корпусе и приводится во вращение электрическим или другим двигателем. Энергия вращения передается крыльчаткой жидкости; жидкость перемещается на периферию крыльчатки, собирается в кольцевом коллекторе (улитке) и удаляется через выходной патрубок. Патрубок имеет расширяющуюся форму; скорость потока в нем падает, и часть кинетической энергии жидкости, приобретенной в рабочем колесе насоса, преобразуется в потенциальную энергию давления. Увеличение давления на выходе из насоса может быть достигнуто увеличением либо частоты вращения, либо диаметра крыльчатки.
При заданной частоте вращения центробежный насос, работает с максимальным КПД только при расчетных значениях расхода и давления. На расчетном режиме КПД центробежного насоса может превышать 90%, на худших (нерасчетных) режимах может составить менее 10%. Перекачка жидкости с минимальными затратами энергии требует правильного выбора типа насоса, тщательного проектирования и согласования его характеристик с характеристиками системы в целом.
В центробежном насосе происходит поворот потока жидкости на 90° от осевого направления к радиальному. В осевых лопастных насосах жидкость движется примерно в осевом направлении, а рабочее колесо имеет форму корабельного винта. Такие насосы наиболее эффективны при больших расходах и малых перепадах давления. Существуют конструкции лопастных насосов, промежуточные между радиальными и осевыми; они обычно используются при больших расходах и умеренных давлениях.
Ось вращения лопастного насоса может быть горизонтальной или вертикальной, входных патрубков может быть один или два; существуют и насосные агрегаты с несколькими рабочими колесами. Многоступенчатые лопастные насосы используются для откачки воды из шахт, в системах водоснабжения и канализации.
studfiles.net