Роторно – поступательные насосы
В эту группу входят роторно-поршневые с рабочими органами в виде поршней или плунжеров и шиберные насосы с рабочими органами в виде пластин (пластинчатый насос) или шиберов фигурного профиля (фигурно-шиберный насос).
Роторно-поршневые насосы бывают двух видов - аксиально-поршневые и радиально-поршневые.
В аксиально - поршневом насосе ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол, не превышающий 45°. Различают насосы с наклонным блоком (рис. 2.3, а)и с наклонным диском (рис. 2.3, б). Насос первого вида состоит из многоцилиндрового блока (барабана) 1, поршни 2 которого связаны при помощи шатунов 3 с наклонным диском 4, выполняющим роль кривошипа возвратно-поступательного насоса.
Рис. 2.3 Роторно – поршневые насосы
По углу γ наклона диска определяется длина хода поршней в цилиндрах, а следовательно, и рабочий объём насоса:
,
где z – число поршней; F – площадь поршня; DД – диаметр окружности заделки шатунов в диске.
Силовая и кинематическая связь цилиндрового блока с приводным валом осуществляется различными средствами. Наиболее распространена связь с помощью двойного карданного сочленения, обеспечивающего приближенное равенство угловых скоростей блока и вала.
В насосах второго типа ведущее звено и ротор расположены на одной оси. Поршни (плунжеры) опираются непосредственно на наклонный диск через сферические головки (рис. 2.3, б)или гидростатические башмаки, скользящие по диску.
В обеих схемах применяется торцовое распределение жидкости через серпообразные окна а и b в золотнике 5 (рис. 2.3, а, в)и отверстия 6 в донышках цилиндров блока. При работе насоса торец цилиндрового блока скользит по поверхности золотника, цилиндры попеременно соединяются с окнами а и b золотника и через них - с подводящей и отводящей магистралями. Существуют также сферические золотники, допускающие некоторую несоосность скользящих поверхностей. В нейтральных положениях цилиндров отверстия 6 в донышках цилиндров перекрываются перемычками, ширина s которых несколько превышает размер отверстий t.
Наиболее распространенное число цилиндров равно 7 - 9, диаметры цилиндров – 10 - 50 мм, а рабочие объемы – 5 - 1000 см3. Обычная частота вращения вала насосов средней мощности составляет 1 - 2 тыс. об/мин, а в отдельных машинах - до 30 тыс. об/мин. ГОСТ 17699 -72 определены основные параметры нерегулируемых аксиально-поршневых насосов, рассчитанных на давление до 16 МПа. Существуют насосы, предназначенные для более высоких давлений - до 55 МПа. Мощность некоторых насосов достигает 3,5 МВт при подаче свыше 500 м3/ч. Коэффициент подачи у большинства насосов достигает 0,97 - 0,98, а общий КПД - 0,95 [2].
Схема радиально-поршневого насоса представлена на рис. 2.3, г. Цилиндровый блок (ротор) 1 имеет несколько (до девяти) радиальных цилиндров 2. Поршни 3, входящие в эти цилиндры, наружными концами упираются во внутреннюю поверхность статора 4 или вставленного в него кольца, увлекаемого во вращение силами трения. Ротор установлен в корпусе эксцентрично. На оси ротора имеются полости 6 и 7, разделенные перегородкой 5. При вращении ротора поршни, скользящие по дуге ab, отодвигаются от центра ротора и всасывают жидкость из полости 6. При движении поршней по дуге bа жидкость выталкивается в полость 7 и далее к нагнетательному патрубку насоса.
Для увеличения подачи насоса цилиндры располагают в несколько (до шести) рядов. Эксцентриситет регулируют смещением барабана вручную или при помощи электромагнитной или гидравлической системы. Эти насосы более громоздки, чем аксиально-поршневые, имеют более высокие моменты инерции вращающихся частей, поэтому они более тихоходны, вследствие чего их применение предпочтительно при значительных крутящих моментах и малых частотах вращения вала (до 5 об/мин и ниже). Насосы с описанным цапфовым распределением обычно рассчитаны на давления до 25 МПа.
Существуют также аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы с неподвижными цилиндрами и клапанным и клапанно-щелевым1 распределением, приводимые в движение наклонным диском или эксцентриком и рассчитанные на давления до 100 МПа. Эти насосы необратимого действия.
Шиберный насос состоит из цилиндрического статора с подводящим и отводящим патрубками и эксцентрично, как в радиально-поршневом насосе, расположенного ротора, в котором имеются радиальные пазы с находящимися в них шиберами - пластинами, роликами или фигурными шиберами (рис. 2.4, а, б, в, г). Эти элементы легко перемещаются в пазах, прижимаясь к статору силой инерции, пружинами или давлением жидкости, подводимой изнутри. При вращении ротора шиберы поочередно отсекают порцию жидкости в рабочих камерах между ними и вытесняют ее в выходную камеру.
Рис. 2.4. Шиберные насосы
Подвод и отвод жидкости осуществлен так, чтобы в замкнутой камере не происходило сжатия жидкости (см. рис. 2.4, б). Цилиндрические ролики ставят вместо пластин для уменьшения трения.
Для перекачивания вязких жидкостей служит насос, замыкателем которого является шибер, прижимаемый к овальному ротору под действием перепада давления жидкости ∆р (рис. 2.4, д).
В шиберном насосе двукратного действия (рис. 2.4, е) ротор и статор расположены соосно, но контур полости в статоре профилирован и имеются две пары окон - входных А и выходных Б. Поскольку рабочие камеры расположены диаметрально, то радиальные силы, действующие на ротор, уравновешены, а подшипники ротора разгружены.
Рабочий объём шиберного насоса определим, рассматривая площадь поперечного сечения M – M, через которое со скоростью проходят жидкость и пластины. Суммарный объём жидкости и пластин за один оборот насоса
,
где b – длина пластины; ω – угловая скорость вала. Из этого объёма вычтем объём пластин , где s и z – толщина и число пластин. Тогда рабочий объём
.
В насосе двукратного действия рабочий объём в два раза больше найденного.
Основные параметры всех шиберных насосов определены ГОСТ 14058 – 68, а пластинчатых насосов – ГОСТ 13167 – 73 (на давление 6,2 МПа) и ГОСТ 21111 – 75 (на 16 МПа). Частота вращения вала этих насосов равна 500 – 3000 об / мин, к. п. д. пластинчатого насоса средней мощности 0,85 [2].
Дата добавления: 2014-12-24; просмотров: 989;