Двухпластинчатые насосы однократного действия

Определение и классификация пластинчатых гидромашин

Пластинчатые гидромашины согласно [17] относятся к шиберным объемным гидромашинам с рабочими звеньями в форме пластин. Кроме более всего распространенных пластинчатых к шиберным гидромашинам относятся также фигурношиберные, в которых профиль шибера отличается от прямоугольника.

Пластинчатые гидромашины могут использоваться как в качестве насосов для нагнетания во внешнюю сеть рабочей жидкости с нужными расходом и давлением, так и в качестве гидромоторов для вращательного привода механизмов с обеспечением необходимых крутящего момента и угловой скорости выходного звена.

В пластинчатых гидромашинах пластины размещаются в радиальных прорезах (пазах) ротора, при этом рабочие камеры образуются двумя смежными пластинами, поверхностями статора и ротора и боковыми крышками (дисками) машины.

Пластинчатая (шиберная) гидромашина (насос или гидромотор) – роторная гидромашина с подвижными элементами в виде ротора, который осуществляет вращательное движение, и пластин (шиберов), которые осуществляют вращательное и возвратно-поступательное движения.

Пластинчатые гидромашины относятся к наиболее совершенным и дешевым, которые нашли широкое применение в станкостроении, гидропрессах, автопогрузчиках, экскаваторах, бульдозерах и другой мобильной технике, в металлургии (прокатное оборудование), химическом машиностроении (приводы для вращения разнообразных мешалок), корабельной технике, пищевом машиностроении но др.

Различают пластинчатые гидромашины однократного и многократного (преимущественно двукратного) действия. Машины однократного действия выполняются как регулируемыми, так и нерегулируемыми, реверсивными или нереверсивными. Пластинчатые гидромашины двукратного действия выполняются только нерегулируемыми, но с возможностью реверсирования потока рабочей жидкости (в насосах), или направления вращения выходного звена (в гидромоторах).

Пластинчатые насосы выпускаются с рабочими объемами от 5 до 250 см³, подачами от 5 до 20 л/мин., давлениями рабочих жидкостей 6,3÷20 МПа, частотами вращения до 1500 об/мин., мощностями до 35 кВт. Общий КПД составляет 80÷86%, объемный КПД - 90÷95%.

Пластинчатые насосы некоторых зарубежных производителей имеют рабочие объемы до 215 см³, рассчитаны на давления рабочих жидкостей до 30 МПа, частоты вращения до 4800 об/мин., подачи до 450 л/мин.

Двухпластинчатые насосы однократного действия

Для вспомогательных целей (подача масла и др.) в системах с невысоким давлением рабочей жидкости и допустимостью значительных колебаний подачи применяются двухпластинчатые насосы однократного действия, в каждой из двух рабочих камерах которых за один оборот ротора осуществляется один рабочий цикл – один раз жидкость заполняет рабочую камеру и один раз вытесняется из нее.

В неподвижном статоре 1 двухпластинчатого насоса эксцентрически, с величиной эксцентриситета , смонтирован ротор 2, в сквозному радиальному пазу которого размещены пластины 3 и 5 (рис. 7.1, а). Пружина 4 прижимает пластины 3 и 5 к внутренней поверхности статора 1, что обеспечивает образование двух серпообразных рабочих камер и , ограниченных указанными пластинами 3 и 5, поверхностями статора 1 и ротора 2 и торцевыми крышками насоса.

При вращении ротора 2 по часовой стрелке (рис. 7.1, а) рабочая жидкость через всасывающий патрубок 7 заполняет, в приведенном положении подвижных элементов насоса, рабочую камеру , а из рабочей камеры жидкость вытесняется через нагнетательный патрубок 6 во внешнюю сеть.

Плотный контакт ротора 2 с нижней частью статора 1 и одна из пластин 3 или 5 при любом положении (угле поворота ) ротора 2 отделяют всасывающий 7 и нагнетательный 6 патрубки (полости) насоса один от другого, предотвращая перетекание рабочей жидкости из полости высокого давления в полость низкого давления.

а) б)

Рис. 7.1. Принципиальная (а) и расчетная (б) схемы двухпластинчатого насоса однократного действия

Рабочий объем (подача за один оборот ротора) двухпластинчатого насоса определяется объемом, ровным двойному произведению площади поперечного пересечения рабочей камеры (рис. 7.1, а, отмечено точечной штриховкой) на ширину ротора . Удвоение указанного произведения обусловлено тем, что за один оборот ротора в нагнетательную полость вытесняется два таких объемы. Тогда рабочий объем двухпластинчатого насоса при пренебрежении объемом пластин равняется [21]

, (7.1)

где и - радиусы соответственно статора и ротора.

При учете толщины пластин рабочий объем насоса уменьшится на величину объема , который занимают пластины в рабочем нагнетательном пространстве за один оборот ротора, то есть для этих условий выражение (7.1) примет вид

.

Идеальная средняя за рабочий цикл подача двухпластинчатого насоса однократного действия составляет:

- при пренебрежении толщиной пластин

;

- при учете толщины пластин

,

где - частота вращения ротора.

Существенное изменение ширины серпообразных рабочих камер и по углу поворота ротора обусловливает такое же изменение расхода жидкости, которая вытесняется в полость нагнетания, то есть пульсацию подачи двухпластинчастого насоса однократного действия. Также к недостаткам рассмотренной конструкции насоса относится односторонняя нагрузка ротора силой давления жидкости в направлении от полости нагнетания к полости всасывания, которое значительно сокращает срок его службы.

Рассмотренные двухпластинчатые насосы однократного действия не могут быть регулируемыми.