Дренажные насосы для откачки воды из колодца: как выбрать, установка

Мотопомпы

Мотопомпы работают за счёт центробежной силы. Аппараты для бытового применения оборудуются бензиновыми двигателями. Важная техническая деталь: чем выше над точкой закачки расположить аппарат, тем менее эффективно он будет работать.

Преимущества мотопомп:

  • мобильность;
  • независимость от доступа к электрической сети;
  • экономичность;
  • высокая производительность;
  • широкий спектр применения.

Недостатки мотопомп:

  • ограниченное время непрерывной работы;
  • требуется регулярный техосмотр, замена масел и фильтров;
  • ограниченная глубина забора воды;
  • работа только с чистой и слабозагрязнённой водой;
  • вредные выхлопы;
  • высокий уровень шума;
  • невозможность работы рядом с илистым/песчаным дном;
  • невозможность работать в помещении.

Недостатки погружных дренажных насосов:

Роторные насосы. Классификация общие свойства насосов

Лекция 8

РОТОРНЫЕ ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ

Роторные насосы .Классификация общие свойства насосов.

Шестеренные насосы.

Винтовые насосы.

Роторно-поступательные насосы.

Неравномерность подачи роторных насосов.

Роторные насосы. Классификация общие свойства насосов

Роторный насос — это объемный насос, в котором вытеснение жидкости производится из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращательного и возвратно-поступательного движений рабочих органов — вытеснителей.

Рабочая камера роторного насоса ограничивается поверхностями составных элементов насоса: статора, ротора и вытеснителя (одного или нескольких). По характеру движения рабочих органов (вытеснителей) роторные насосы бывают роторно-вращательные и роторно-поступательные (классификационную схему по ГОСТ 17398—72 см. на рис. 8.1).

Рис. 8.1. Классификация роторных насосов.

В роторно-вращательных насосах вытеснители совершают только вращательное движение. К ним относятся зубчатые (шестеренные, коловратные) и винтовые насосы. В зубчатых насосах рабочие камеры с жидкостью перемещаются в плоскости, перпендикулярной к оси вращения ротора, в винтовых насосах — вдоль оси вращения ротора.

В роторно-поступательных насосах вытеснители одновременно совершают вращательное и возвратно-поступательное движения. К ним относятся шиберные (пластинчатые, фигурно-шиберные) и роторно-поршневые насосы (радиальные, аксиальные). В роторно-поршневых насосах вытеснители обычно выполнены в виде поршней или плунжеров, которые располагаются радиально или аксиально по отношению к оси вращения ротора. Все роторно-поступательные насосы могут выполняться как в виде регулируемых машин, т.е. с изменяемым рабочим объемом, так и нерегулируемых. Все роторно-вращательные насосы являются нерегулируемыми.

Вследствие того, что в роторных насосах происходит перемещение рабочих камер с жидкостью из полости всасывания в полость нагнетания, эти насосы отличаются от насосов поршневых (и плунжерных) отсутствием всасывающих и напорных клапанов. Эта и другие конструктивные особенности роторных насосов обусловливают их некоторые общие свойства, также отличные от свойств поршневых насосов, а именно: обратимость, т.е. способность работать в качестве гидродвигателей (гидромоторов) при подводе к ним жидкости под давлением; более высокая быстроходность (до 3000—5000 об/мин) и большая равномерность подачи, чем у однопоршневых насосов; возможность работы лишь на чистых, неагрессивных жидкостях, обладающих смазывающими свойствами (применение роторных насосов для подачи воды исключается).

Идеальная подача роторного насоса выражается через его рабочий объем и частоту вращения n:

(8.1)

Действительная подача Q меньше идеальной вследствие утечек через зазоры, что учитывается объемным КПД :

(8.2)

Момент М на валу насоса и его рабочий объем при отсутствии потерь энергии связаны формулой

(8.3)

где р — давление насоса.

Механические потери энергии в насосе увеличивают момент, т. е.

(8.4)

где — механический КПД насоса. Мощность насоса

(8.5)

где — угловая скорость ротора; Рп — полезная мощность насоса; — КПД насоса.

Гидравлические потери в роторных насосах относительно малы, поэтому обычно принимается, что .

По теории подобия роторных гидромашин имеются три вида потерь энергии:

– объемные — на утечки (по закону Пуазейля);

– механические — на жидкостное трение (по закону трения Ньютона);

– механические — на «сухое» трение (по закону трения Кулона).

Каждая из этих потерь для данной гидромашины оценивается постоянным безразмерным коэффициентом.

Объемный и механический, а следовательно, и общий КПД роторной гидромашины определяются тремя указанными коэффициентами, но, кроме того, зависят еще от безразмерного критерия подобия, характеризующего режим работы машины и равного

(8.6)

где — динамическая вязкость жидкости.

Согласно теории Мишке, для роторного насоса имеем:

(8.7)

(8.8)

Примерные значения коэффициентов для разных видов роторных насосов можно найти в работе. Кроме того, эти коэффициенты для каждого насоса могут быть приближенно оценены по его опытным характеристикам.

Зная коэффициенты, можно пересчитывать значения КПД насоса с одних условий его работы на другие. Однако при этом следует иметь в виду приближенный характер формул и не рассчитывать на точность перерасчета при широком диапазоне изменения критерия σ.

На рис.8.2 дан примерный вид кривых изменения коэффициентов насоса в зависимости от критерия . Объёмный КПД при увеличении от неуклонно падает по линейному закону, механический КПД возрастает, но лишь до известного предела, после чего вопреки теории подобия начинает резко падать, так как наступает предел работоспособности насоса — выжимание смазки с поверхностей трения вследствие высокого давления. При некотором оптимальном значении критерия получается максимальное значение КПД роторного насоса.

Примерно такой же вид имеют и характеристики роторных насосов.

Неравномерность подачи роторных насосов оценивается коэффициентом неравномерности

(8.9)

где Qmax, Qmin и Qcp — соответственно максимальная, минимальная и средняя подачи насоса.

Рис. 8.2. Кривые изменения коэффициентов насоса в зависимости от критерия .

Шестеренные насосы

Шестеренные насосы выполняются с шестернями внешнего и внутреннего зацепления. Наибольшее распространение имеют насосы с шестернями внешнего зацепления. На рис.8.3 приведена схема такого насоса. Он состоит из двух одинаковых шестерен — ведущей 2 и ведомой 3, помещенных в плотно охватывающем их корпусе — статоре 1. При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, жидкость, заполняющая впадины между зубьями, переносится из полости всасывания в полость нагнетания.

Вследствие разности давлений (P2>P1) шестерни подвержены воздействию радиальных сил, которые могут привести к заклиниванию роторов. Для уравновешивания последних в корпусе насосов иногда устраивают разгрузочные каналы 4. Такие же каналы могут быть выполнены и в самих роторах.

Рис. 8.3. Шестеренный насос: 1- статор; 2 – ведущая шестерня; 3 – ведомая шестерня; 4 – разгрузочные каналы.

Чаще всего применяются насосы, состоящие из пары прямозубых шестерен с внешним зацеплением и с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Для увеличения подачи иногда употребляются насосы с тремя и более шестернями, размещенными вокруг центральной ведущей шестерни.

Для повышения давления жидкости применяются многоступенчатые шестеренные насосы. Подача каждой последующей ступени этих насосов меньше подачи предыдущей ступени. Для отвода излишка жидкости каждая ступень имеет перепускной (предохранительный) клапан, отрегулированный на соответствующее максимально допустимое давление.

Кроме прямозубых шестерен, выполняются насосы с косозубыми и шевронными шестернями. Угол наклона зубьев в шевронных шестернях обычно составляет 20—25°.

Современные шестеренные насосы могут развивать давления до 10— 20 МПа.

Для приближенных расчетов минутной подачи насосов с двумя одинаковыми шестернями можно пользоваться формулой:

(8.10)

где — объемный КПД насоса, зависящий от конструкции, технологии изготовления и давления насоса и принимаемый равным 0,7—0,95; А — расстояние между центрами шестерен, равное при одинаковых шестернях диаметру начальной окружности D; — диаметр окружности головок зубьев; b — ширина шестерен; n — частота вращения ротора, об/мин.

Коэффициент неравномерности подачи определяется выражением

(8.11)

гда — угол зацепления; стандартный угол зацепления = 20°.

Рис. 8.4 коловратный насос

Под коловратным насосом, согласно ГОСТ 17398 -72, понимается зубчатый насос с рабочими органами в виде роторов, обеспечивающих только геометрическое замыкание рабочей камеры, а вращающий момент с ведущего ротора на ведомый передает шестеренная пара, расположенная вне корпуса насоса. Профили роторов показаны на рис. 8.1, г, д. В шланговом насосе рабочим органом является упругий шланг, пережимаемый вращающимися роликами (рис. 8.1, е).

3. Винтовые насосы

В зависимости от числа винтов различают одно-, двух-, трех- и многовинтовые насосы. Наибольшее распространение получили трехвинтовые насосы с циклоидальным зацеплением, обладающие рядом существенных достоинств: высоконапорностью, равномерностью подачи и бесшумностью работы.

На рис.8.4. приведена схема насоса, имеющего три двухзаходных винта,. из которых средний 1 — ведущий и два других 2 — ведомые. При этом направление нарезки на ведущем и ведомых винтах противоположное. В корпусе 5 установлена обойма 4, залитая баббитом и сообщающаяся своими окнами с всасывающим патрубком 6. Винты, расположенные внутри обоймы с минимальными зазорами, при зацеплении образуют рабочие камеры, которые при вращении перемещаются вместе с жидкостью вдоль оси к напорному патрубку 3.

При таком конструктивном выполнении винты разгружены от радиальных сил давления, а возникающие осевые силы воспринимаются упорными подшипниками. Основную нагрузку несет ведущий винт, ведомые винты разгружены от моментов и выполняют лишь роль замыкателей (герметизаторов) рабочих камер.

Рис. 8.4. Винтовой насос: 1 — винт ведущий; 2 — винты ведомые; 3- напорный патрубок; 4 – обойма, залитая баббитом; 5 – корпус; 6 – всасывающий патрубок.

Общее выражение для минутной подачи винтовых насосов:

с односторонним подводом жидкости

(8.12)

с двусторонним подводом жидкости

(8.13)

где S —площадь живого сечения насоса, равная разности площади поперечного сечения обоймы и площади поперечного сечения всех винтов, t – шаг винта, м; n – частота вращения винта, об/мин.

Трехвинтовые насосы способны развивать давления Р до 10—20 МПа. Причем, чем выше развиваемое давление, тем для обеспечения нужной герметичности длиннее должны быть винты. Минимальная длина винтов L=l,25t. В зависимости от давления длина винта трехвинтового насоса принимается в следующих пределах: при Р=1,5—2,0 МПа L=(l,5—2)t при Р=5—7,5 МПа L=(3—4)t; при Р = 15—20 МПа L=(6—8)t.

Характеристики винтовых насосов мало отличаются от характеристик шестеренных насосов.

Рис. 8.2. Кривые изменения коэффициентов насоса в зависимости от критерия .

Принцип работы насоса

Крыльчатые насосы являются разновидностью поршневых насосов. Насосы этого типа были изобретены в середине 19 века.
Насосы являются двухходовыми, то есть подают воду без холостого хода.
Применяются, в основном, в качестве ручных насосов для подачи топлива, масел и воды из скважин и колодцев.

Конструкция:
Внутри чугунного корпуса размещены рабочие органы насоса: крыльчатка, совершающая возвратно-поступательные движения и две пары клапанов (впускные и выпускные). При движении крыльчатки происходит перемещение перекачиваемой жидкости из всасывающей полости в нагнетательную. Система клапанов препятствует перетоку жидкости в обратном направлении

Насосы этого типа имеют в своей конструкции сильфон (“гармошку”), сжимая который производят перекачку жидкости. Конструкция насоса очень простая и состоит всего из нескольких деталей.
Обычно, такие насосы изготавливают из пластика (полиэтилена или полипропилена).
Основное применение – выкачивание химически активных жидкостей из бочек, канистр, бутылей и т.п.

Низкая цена насоса позволяет использовать его в качестве одноразового насоса для перекачивания едких и опасных жидкостей с последующей утилизацией этого насоса.

Пластинчато-роторные (или шиберные) насосы представляют собой самовсасывающие насосы объемного типа. Предназначены для перекачивания жидкостей. обладающих смазывающей способностью (масла. дизельное топливо и т.п.). Насосы могут всасывать жидкость “на сухую”, т.е. не требуют предварительного заполнени корпуса рабочей жидкостью.

Принцип работы: Рабочий орган насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой.
Так как ротор расположен эксцентрично, то при его вращении пластины, находясь непрерывно в соприкосновении со стенкой корпуса, то входят в ротор, то выдвигаются из него.
Во время работы насоса на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Шестеренные насосы с наружным зацеплением шестерен предназначены для перекачивания вязких жидкостей, обладающих смазывающей способность.
Насосы обладают самовсасыванием (обычно, не более 4-5 метров).

Принцип действия:
Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого в полость всасывания поступает жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен.

Насосы аналогичны по принципу работы обычному шестеренному насосу, но имеют более компактные размеры. Из минусов можно назвать сложность изготовления.

Принцип действия:
Ведущая шестерня приводится в действие валом электродвигателя. Посредством захвата зубьями ведущей шестерни, внешнее зубчатое колесо также вращается.
При вращении проемы между зубьями освобождаются, объем увеличивается и создается разряжение на входе, обеспечивая всасывание жидкости.
Среда перемещается в межзубьевых пространствах на сторону нагнетания. Серп, в этом случае, служит в качестве уплотнителя между отделениями засасывания и нагнетания.
При внедрении зуба в межзубное пространство объем уменьшается и среде вытесняется к выходу из насоса.

Название этого насоса происходит от формы рабочего органа – диска, выгнутого по синусоиде. Отличительной особенностью синусных насосов является возможность бережного перекачивания продуктов содержащих крупные включения без их повреждения.
Например, можно легко перекачивать компот из персиков с включениями их половинок (естественно, что размер перекачиваемых без повреждения частиц зависит от объема рабочей камеры. При выборе насоса нужно обращать на это внимание).

Размер перекачиваемых частиц зависит от объема полости между диском и корпусом насоса.
Насос не имеет клапанов. Конструктивно устроен очень просто, что гарантирует долгую и безотказную работу.

На валу насоса, в рабочей камере, установлен диск, имеющий форму синусоиды. Камера разделена сверху на 2 части шиберами (до середины диска), которые могут свободно перемещаться в перпендикулярной к диску плоскости и герметизировать эту часть камеры не давая жидкости перетекать с входа насоса на выход (см. рисунок).
При вращении диска он создает в рабочей камере волнообразное движение, за счет которого происходит перемещение жидкости из всасывающего патрубка в нагнетательный. За счет того, что камера наполовину разделена шиберами, жидкость выдавливается в нагнетательный патрубок.

Основной рабочей частью эксцентрикового шнекового насоса является винтовая (героторная) пара, которая определяет как принцип работы, так и все базовые характеристики насосного агрегата. Винтовая пара состоит из неподвижной части – статора, и подвижной – ротора.

Статор – это внутренняя n+1-заходная спираль, изготовленная, как правило, из эластомера (резины), нераздельно (либо раздельно) соединенного с металлической обоймой (гильзой).

Ротор – это внешняя n-заходная спираль, которая изготавливается, как правило, из стали с последующим покрытием или без него.

Стоит указать, что наиболее распространены в настоящее время агрегаты с 2-заходными статором и 1-заходным ротором, такая схема является классической практически для всех производителей винтового оборудования.

Важным моментом, является то, что центры вращения спиралей, как статора, так и ротора смещены на величину эксцентриситета, что и позволяет создать пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора создаются замкнутые герметичные полости вдоль всей оси вращения. При этом количество таких замкнутых полостей на единицу длины винтовой пары определяет конечное давление агрегата, а объем каждой полости – его производительность.

Винтовые насосы относятся к объемным насосам. Эти типы насосов могут перекачивать высоковязкие жидкости, в том числе с содержанием большого количества абразивных частиц.
Преимущества винтовых насосов:
– самовсасывание (до 7. 9 метров),
– бережное перекачивание жидкости, не разрушающее структуру продукта,
– возможность перекачивания высоковязких жидкостей, в том числе содержащих частицы,
– возможность изготовления корпуса насоса и статора из различных материалов, что позволяет перекачивать агрессивные жидкости.

Читайте также:  Поверхностный насос для скважины: виды, характеристики, правила выбора

Насосы этого типа получили большое распространение в пищевой и нефтехимической промышленности.

Насосы этого типа предназначены для перекачивания вязких продуктов с твердыми частицами. Рабочим органом является шланг.
Преимущество: простота конструкции, высокая надежность, самовсасывание.

Принцип работы:
При вращении ротора в глицерине башмак полностью пережимает шланг (рабочий орган насоса), расположенный по окружности внутри корпуса, и выдавливает перекачиваемую жидкость в магистраль. За башмаком шланг восстанавливает свою форму и всасывает жидкость. Абразивные частицы вдавливаются в эластичный внутренний слой шланга, затем выталкиваются в поток, не повреждая шланга.

Вихревые насосы предназначены для перекачивания различных жидкотекучих сред. насосы обладают самовсасыванием (после залива корпуса насоса жидкостью).
Преимущества: простота конструкции, высокий напор, малые размеры.

Принцип действия:
Рабочее колесо вихревого насоса представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопатками, расположенными на периферии колеса. В корпусе имеется кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, плотно примыкая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединенные с кольцевой полостью.

При вращении колеса жидкость увлекается лопатками и одновременно под воздействием центробежной силы закручивается. Таким образом, в кольцевой полости работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, почему насос и называется вихревым. Отличительная особенность вихревого насоса заключается в том, что один и тот же объем жидкости, движущейся по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопастное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а следовательно, и напора.

Газлифт (от газ и англ. lift — поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом газе. Газлифт применяют главным образом для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. Известны подъёмники, в которых для подачи жидкости, главным образом воды, используют атмосферный воздух. Такие подъёмники называют эрлифтами или мамут-насосами.

В газлифте, или эрлифте, сжатый газ или воздух от компрессора подаётся по трубопроводу, смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную или водо-воздушную эмульсию, которая поднимается по трубе. Смешение газа с жидкостью происходит внизу трубы. Действие газлифта основано на уравновешивании столба газожидкостной эмульсии столбом капельной жидкости на основе закона сообщающихся сосудов. Один из них — буровая скважина или резервуар, а другой — труба, в которой находится газожидкостная смесь.

Мембранные насосы относятся к объемным насосам. Существуют одно- и двухмембранные насосы. Двухмембраные, обычно выпускаются с приводом от сжатого воздуха. На нашем рисунке показан именно такой насос.
Насосы отличатся простотой конструкции, обладают самовсасыванием (до 9 метров), могут перекачивать химически агрессивные жидкости и жидкости с большим содержанием частиц.

Принцип работы:
Две мембраны, соединенные валом, перемещаются вперед и назад под воздействием попеременного нагнетания воздуха в камеры позади мембран с использованием автоматического воздушного клапана.

Всасывание: Первая мембрана создает разрежение, когда она движется от стенки корпуса.
Нагнетание: Вторая мембрана одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее по направлению к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению, напору со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны

Шнековые насосы часто путают с винтовыми. Но это совершенно разные насосы, как можно увидеть в нашем описании. Рабочим органом является шнек.
Насосы этого типа могут перекачивать жидкости средней вязкости (до 800 сСт), обладают хорошей всасывающей способностью (до 9 метров), могут перекачивать жидкости с крупными частицами (размер определяется шагом шнека).
Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, солярки и т.п.

Внимание! Насосы НЕСАМОВСАСЫВАЮЩИЕ. Для работы в режиме всасывания требуется заливка корпуса насоса и всего всасывающего шланга)

Центробежные насосы являются самыми распространенными насосами. Название происходит от принципа действия: насос работает за счет центробежной силы.
Насос состоит из корпуса (улиитки) и расположенного внутри рабочего колеса с радиальными изогнутыми лопастями. Жидкость попадает в центр колеса и под действием центробежной силы отбрасывается к его перифирии а затем выбрасывается через напорный патрубок.

Насосы используются для перекачивания жидких сред. Существуют модели для химически активный жидкостей, песка и шлама. Отличаются материалами корпуса: для химических жидкостей используют различные марки нержавеющих сталей и пластика, для шламов – износостойкие чугуны или насосы с покрытием из резины.
Массовое использование центробежных насосов обусловлено простотой конструкции и низкой себестоимостью изготовления.

Многосекционные насосы – это насосы с несколькоми рабочими колесами, расположенными последовательно. Такая компоновка нужна тогда, когда необходимо большое давление на выходе.

Дело в том, что обычное центробежное колесо выдает максимальное давление 2-3 атм.

По этому, для получения более высоких значение напора, используют несколько последовательно установленных центробежных колес.
(по сути, это несколько последовательно соединенных центробежных насосов).

Такие типы насосов используют в качестве погружных скважинных и в качестве сетевых насосов высокого давления.

Трехвинтовые насосы предназначены для перекачивания жидкостей, обладающих смазывающей способностью, без абразивных механических примесей. Вязкость продукта – до 1500 сСт. Тип насоса объемный.
Принцип работы трехвинтового насоса понятен из рисунка.

Насосы этого типа применяются:
– на судах морского и речного флота, в машинных отделениях,
– в системах гидравлики,
– в технологических линиях подачи топлива и перекачивания нефтепродуктов.

Струйный насос предназначен для перемещения (откачки) жидкостей или газов с помощью сжатого воздуха (или жидкости и пара), подающегося через эжектор. Принцип работы насоса основан на законе Бернули (чем выше скорость течения жидкости в трубе, тем меньше давление этой жидкости). Этим обусловлена форма насоса.

Конструкция насоса чрезвычайно проста и не имеет движущихся деталей.
Насосы этого типа можно использовать в качестве вакуумный насосов или насосов для перекачивания жидкости (в том числе, содержащих включения).
для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара.

Струйные насосы, работающие от пара, называют пароструйными насосами, работающие от воды – водоструйными насосами.
Насосы, отсасывающие вещество и создающие разряжение, называются эжекторами. Насосы нагнетающие вещество под давлением – инжекторами.

Этот насос работает без подвода электроэнергии, сжатого воздуха и т.п. Работа насоса этого типа основана на энергии поступающей самотеком воды и гидроудара, возникающего при резком её торможении.

Принцип работы гидротаранного насоса:
По всасывающей наклонной трубе вода разгоняется до некоторой скорости, при которой отбойный подпружиненный клапан (справа), преодолевает усилие пружины и закрывается, перекрывая поток воды. Инерция резко остановленной воды во всасывающей трубе создает гидроудар (т.е. кратковременно резко возрастает давление воды в питающей трубе). Величина этого давления зависит от длины питающей трубы и скорости потока воды.
Возросшее давление воды открывает верхний клапан насоса и часть воды из трубы проходит в воздушный колпак (прямоугольник сверху) и отводящую трубу (слева от колпака). Воздух в колпаке сжимается, накапливая энергию.
Т.к. вода в питающей трубе остановлена, давление в ней падает, что приводит к открытию отбойного клапана и закрытию верхнего клапана. После этого вода из воздушного колпака выталкивается давлением сжатого воздуха в отводящую трубу. Так как отбойный клапан открылся, вода снова разгоняется и цикл работы насоса повторяется.

Низкая цена насоса позволяет использовать его в качестве одноразового насоса для перекачивания едких и опасных жидкостей с последующей утилизацией этого насоса.

1 Как устроен роторный насос?

Проточная часть роторного аппарата оснащена одним полым диском, который вращается. Этот диск совершает вращательные движения, благодаря чему, перекачиваемая жидкость передвигается от всасывающего до выходного патрубка.

Роторные насосы, оборудованные одним диском, применяют тогда, когда необходима перекачка жидкости, в которой есть твердые частицы. При этом устройства данного типа имеют низкую скорость вращения, что способствует повышению эксплуатационного срока и снижает вероятность поломок. Нередко можно встретить и роторный насос с несколькими дисками, установленными внутри проточной части.

Принцип работы роторного насоса

Насос роторный, благодаря своим конструкционным особенностям, имеет несколько значимых преимуществ:

  • его работа знаменуется повышенным уровнем коэффициента полезного действия. При этом КПД не имеет зависимости от степени вязкости перекачиваемой жидкости;
  • работа диска способствует эффективному всасыванию твердых частиц вместе с жидкостью;
  • устройство способно работать без жидкости, если этому способствуют определенные обстоятельства;
  • аппарат запускается даже при условии отсутствия жидкости внутри рабочей камеры;
  • эти приборы подходят для очищения нисходящих труб от находящейся в них жидкости. Данная операция возможна, благодаря функции обратного потока, что лишает необходимости, применять второй насос, либо переключать патрубки;
  • характеризуются роторные насосы универсальностью. Она обусловливается способностью перекачивать жидкость разного состава, включая воду, загрязненную твердыми частицами и химическими веществами.

Роторный агрегат работает на основе вращения диска, имеющего пологую форму. Диск, которым оборудован насос роторный, соприкасаясь с внутренними стенками устройства, вращается, при этом вращение производится на низких оборотах.

Эта процедура воспроизводит всасывающую линию, и жидкость начинает передвигаться по трубам системы. Управление диском осуществляется за счет мембраны. Проще говоря, диск своими вращениями создает две герметичных камеры, которые разделены между собой. В первую из камер жидкость всасывается и передается во вторую, из которой выталкивается по выходному патрубку к «финишной прямой».

Высокая устойчивость к износам обусловлена в том числе тем, что устройство роторно пластинчатых насосов, сам по себе, не содержит большого количества деталей и элементов. При этом все части можно легко отремонтировать или заменить, так как разобрать и собрать прибор смогут многие. При всем этом насос для воды с ротором способен работать с пятью видами жидких веществ:

  1. Вязкие и летучие.
  2. Смазочные масляные вещества и жидкость, состав которой отличается высоким уровнем сухости.
  3. Жидкие вещества, вызывающие коррозию, так называемая агрессивная жидкость.
  4. жидкие отходы промышленной деятельности.
  5. Жидкие составы, содержащие вещества абразивного вида.

Первый тип, как правило, изготавливается в меньших размерах, чем второй вариант. Помимо компактности, отличие подчеркивается внутренним зацеплением. Стоимость дисковых поступательным механизмов ниже, чем стоимость конкурентов. Но, как утверждают большинством производителей, именно трудозатраты и производство деталей делают цену на такие приборы выше, чем на вращательные аппараты.

Насос роторный НР-10-01

Конструкция. В герметичной камере вращаются, не касаясь друг друга, два рабочих органа (ротора) кулачкового или иного типа. Каждый зафиксирован на валу, один ведущий, другой ведомый, привод – от электродвигателя. Точность вращения обеспечивается синхронизатором с шестеренчатым соединением.

Ротационные насосы

Ротационный насос представляет собой насос объемного типа с вращательным движением вытеснителя. По внешним признакам ротационные насосы ближе к центробежным, а по принципу действия соответствуют поршневым насосам. Они обеспечивают непрерывную без пульсации подачу жидкости, осуществляемую за счет вытеснения жидкости вращающимся телом.

Насосы ротационного типа в некоторых случаях не могут быть по условиям работы заменены насосами другого типа — поршневыми или центробежными, например для подачи топлива к форсункам, где требуется непрерывная подача среды с большой вязкостью, или для подачи среды, не допускающей вспенивания.

Ротационные насосы большей частью применяются для перекачивания сред с большой вязкостью. Внутренние протечки при такой вязкости и малых зазорах между корпусом и вытеснителем незначительны, кроме того, сама жидкость образует надежное уплотнение, а смазочные свойства предохраняют контактные поверхности от износа. Отдельные конструкции насосов допускают содержание в среде взвешенных частиц, но при этом быстрее изнашиваются.

Основные преимущества ротационных насосов перед поршневыми следующие:
равномерный без пульсации поток, обеспечиваемый без использования больших воздушных колпаков, предназначенных в поршневых насосах для поглощения ударов и толчков;
более простая конструкция, так как отсутствуют клапаны, периодически открывающиеся и закрывающиеся при подаче жидкости;
возможность применения более высоких частот вращения и непосредственного соединения с приводом, что упрощает конструкцию и позволяет уменьшить габариты и массу насоса;
отсутствие массивных фундаментов для поглощения ударов от движущихся частей;
простота обслуживания, поскольку не требуются периодические осмотры и замена клапанов, уплотнительных колец и пружин.

Теоретическая подача ротационного насоса определяется только объемом тела вытеснения и частотой вращения. Она не зависит от напора и свойств перекачиваемой жидкости. При нормальных зазорах и нулевом напоре теоретическая подача должна быть практически равна действительной. Из-за зазоров в ротационном насосе всегда имеются протечки из напорной полости во всасывающую, величина которых и определяет действительную подачу; таким образом, постоянство вытесняемого объема не означает еще постоянства подачи.

Объемный КПД, выражаемый как отношение действительной подачи к теоретической, зависит для всех типов насосов от разности давлений нагнетания и всасывания, вязкости, высоты всасывания, содержания воздуха в перекачиваемой среде, частоты вращения насоса. Чем больше воздуха в перекачиваемой среде, тем меньше количество самой жидкости в данном объеме. Если учитывать, что расширение воздуха тем больше, чем меньше давление на входе в насос, то влияние содержащегося в жидкости воздуха на подачу особенно сказывается при работе насоса с высотой всасывания и тем больше, чем больше эта высота.

С увеличением вязкости объемный КПД увеличивается, так как внутренние протечки уменьшаются, а теоретическая подача при тех же размерах насоса и той же разности давлений остается неизменной. Объемный КПД возрастает и с увеличением частоты вращения при постоянной разности давлений и той же вязкости, так как в данном случае утечки остаются неизменными, а теоретическая и действительная подачи растут, следовательно, увеличивается их отношение.

В свою очередь, степень влияния вязкости на объемный КПД определяется частотой вращения насоса. С увеличением вязкости объемный КПД увеличивается лишь в том случае, если частота вращения не превышает допустимой величины, т. е. такой, при которой располагаемое давление на всасывании еще достаточно для того, чтобы обеспечить заполнение жидкостью объема, освобождаемого телом вытеснения. Если же частота вращения превышает допустимую величину, то объемный КПД может понизиться с увеличением вязкости, поскольку не будет обеспечиваться заполнение жидкостью объема, освобождаемого вытеснителем и это будет сказываться сильнее, чем уменьшение протечек через зазоры. Потери от неполного заполнения впадин называют объемными потерями на всасывании. Отсюда напрашивается вывод о том, что для одних и тех же характеристик допустимая частота вращения тем выше, чем меньше вязкость.

Давление, развиваемое ротационным насосом, определяется только сопротивлением системы — потерями в трубопроводах и статическим напором — и не зависит от самого насоса. Оно лимитируется мощностью привода, механической прочностью деталей насоса и внутренними утечками. Влияние последних выражается в том, что при условии обеспечения прочности деталей и достаточной мощности привода давление не может быть больше того, при котором утечки становятся равными теоретической подаче.

Все ротационные насосы самовсасывающие, причем геометрическая высота, на которую может быть поднята жидкость, зависит от типа насоса, величин зазоров и других факторов.

Читайте также:  Насос для скважины: какой выбрать, лучшие модели скважинных водяных насосов

На судах ротационные насосы применяют в качестве масляных, топливных, масло-, топливоперекачивающих, грузовых и в системах гидравлики, в большом диапазоне подач (от 0,2 до 1000 м 3 /ч) и давлений (от 0,1 до 25 МПа). Тип насоса выбирается не только в зависимости от подачи и напора, но и от вязкости, высоты всасывания, физико-механических свойств среды, предъявляемых требований и условий работы.

Самый распространенный вид судовых насосов ротационного типа — шестеренные и винтовые насосы. Другие виды ротационных насосов — роторно-пластинчатые, фигурно-роторные, водо-кольцевые, эксцентриковые поршневые, кулачковые — применяются значительно реже, так как уступают шестеренным и винтовым насосам по надежности и технико-экономической эффективности, и используются только там, где необходимы высокие давления и строгое постоянство подачи независимо от давления.

Каждый вид насоса имеет большое число разновидностей в зависимости от количества и формы тел вытеснения и других факторов.

Насосы ротационного типа в некоторых случаях не могут быть по условиям работы заменены насосами другого типа — поршневыми или центробежными, например для подачи топлива к форсункам, где требуется непрерывная подача среды с большой вязкостью, или для подачи среды, не допускающей вспенивания.

Насос с сухим ротором

В насосах с сухим ротором контакт ротора с рабочей средой отсутствует. Между двигателем и рабочей средой устанавливают подвижные герметичные – торцевые уплотнения или негерметичные – сальниковые уплотнения.

К преимуществам насоса с сухим ротором относится высокий КПД, до 80%, а следовательно сравнительно небольшие затраты энергии.

К недостаткам насоса с сухим ротором относится высокий уровень шума, поэтому такие насосы устанавливают в отдельных звуко-изолированных помещениях.

Но такие насосы помимо компактных размеров и небольшой мощности всё же не способны отапливать по настоящему большие помещения.

Ротационный вакуумный насос – принцип работы ротационных насосов. Применение ротационных насосов в большой промышленности

Широкий ассортимент вакуумных насосов на большом рынке, дает возможность покупателям как следует подумать, перед покупкой подобного оборудования. Ведь все модели очень сильно отличаются друг от друга, а это в очередной раз подтверждает тот факт, что конкуренция на данном рынке максимально велика.

Практически все передовые отрасли на данном этапе по-настоящему нуждаются в вакуумных насосов. А все потому, что данный элемент играет решающую роль в процессе образования высокого и сверхвысокого вакуума.

Особой популярностью на данный момент пользуются ротационные насосы. Их конструкция и функционал, в очередной раз подтверждают, что даже за сравнительно небольшие деньги, можно получить надежный и производительный агрегат. Главным аспектом в этом плане, служит совместимость ротационного вакуумного насоса с той отраслью, где в будущем он будет использоваться.

Устройство ротационного насоса также довольно простое и ничего сверхъестественного в нем нет. Состоит данный агрегат всего из нескольких главных частей, каждая из которых отвечает за определенные функции. Наиболее важной частью, считается рабочая камера, в которой собственно и происходят все рабочие процессы.

Если же говорить о том, какие виды ротационных насосов являются наиболее эффективными и надежными, то можно отметить серию ротационно лопастных насосов. Такие устройства работают на основе активного действия лопастей внутри системы. Их размеры и плотность, позволяет производить перекачивание жидкостей из одного отсека в другой. Таким образом, насос способен выдавать ещё более высокие показатели производительности, что сделает его еще более эффективным.

Купить ротационный насос довольно просто, так как особых критериев при выборе подобного оборудования нет. Важно лишь учитывать факт совместимости и производительности подобных насосов. Сделав это, вы сможете без каких-либо проблем подобрать для себя подходящую версию насоса. Благо, ассортимент подобного оборудования по-настоящему обширен и среди всего числа моделей, вы также сможете подобрать себе что-то подходящее.

Тем более, цена ротационных насосов не столь велика в сравнении с другими вариациями вакуумных насосов.

Устройство ротационного насоса также довольно простое и ничего сверхъестественного в нем нет. Состоит данный агрегат всего из нескольких главных частей, каждая из которых отвечает за определенные функции. Наиболее важной частью, считается рабочая камера, в которой собственно и происходят все рабочие процессы.

Роторные насосы

Роторный насос – это объемный насос с вращательным или вращательным и возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. Таким образом, обязательным движением является вращательное.

Основными представителями этой группы насосов согласно классификации являются шестеренные, пластинчатые, радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

Шестеренные насосы.На примере шестеренного насоса рассмотрим особенности рабочего процесса всех роторных насосов.

Эти насосы (рис.11.9) чаще всего выполняются в виде пары одинаковых зубчатых колес с эвольвентным зацеплением, заключенных в корпус.

Все роторные насосы состоят из трех частей: статора (неподвижная часть насоса), ротора и вытеснителей.

Рабочий процесс роторного насоса состоит из трех этапов.

1. Заполнение рабочих камер жидкостью. В шестеренном насосе это происходит в момент выхода зубьев из зацепления. Камерой является впадина зуба.

2. Изоляция (замыкание) камер от зоны входа и их перенос из зоны входа в зону выхода.

3. Вытеснение жидкости из рабочих камер. В шестеренном насосе это происходит в момент входа зубьев в зацепление.

Перенос рабочих камер в роторном насосе делает ненужными всасывающий и напорный клапаны. Благодаря этому роторные насосы обладают принципом обратимости, т.е. способностью работать в качестве гидродвигателей (гидромоторов) в том случае, когда к ним подводится жидкость под давлением от другого насоса (рис.11.10).

В связи с отсутствием клапанов роторные насосы более быстроходны, чем поршневые. В настоящее время они эксплуатируются на частотах вращения до 3000…5000 об/мин, а в отдельных случаях и на более высоких. Благодаря этому они и более компактны.

По сравнению с поршневыми роторные насосы обладают значительно большей равномерностью подачи:

где W – рабочий объем насоса, т.е. объем вытесненной жидкости за один оборот, см 3 .

Если конструкция насоса не позволяет изменить рабочий объем, то такой насос считается нерегулируемым и на гидравлических схемах он обозначается так:

если конструкция изменить рабочий объем, то насос считается регулируемым и на схемах обозначается так:

Шестеренные насосы выпускаются только нерегулируемыми, и это является их основным недостатком.

Шестеренные насосы способны создавать давление до 160 атмосфер. Для получения более высоких давлений иногда применяют многоступенчатые насосы. такой насос составлен из нескольких шестеренных насосов, соединенных последовательно; он создает давление, равное сумме давлений, развиваемых всеми ступенями. При этом для обеспечения надежного заполнения подача каждой предыдущей ступени многоступенчатого насоса должна быть больше расхода через последующую ступень. Излишки подачи отводятся через специальные сливные клапаны, размещенные в каждой ступени и рассчитанные на соответствующее давление.

Шестеренные насосы и гидромоторы являются наиболее распространенными типами гидромашин, что объясняется простотой изготовления и эксплуатации, малыми габаритами и массой, легкостью реверсирования, достаточной надежностью и высоким КПД. Они допускают сравнительно большие кратковременные перегрузки по давлению. Шестеренные гидромашины классифицируются по характеру зацепления, форме зубьев шестерен, числу пар роторов, помещенных в общий корпус.

Роторные насосы, в том числе и шестеренные, применяют в объемных гидроприводах на самых разнообразных машинах, станках и установках.

Пластинчатые насосы.Пластинчатый насос – это роторный насос с рабочими органами в виде пластин.

Эти гидравлические машины (насосы и гидромоторы) являются наиболее простыми из существующих типов объемных гидромашин.

Основными частями насоса (рис.11.11) являются ротор 1, помещенный с эксцентриситетом е в статор 2. ротор представляет собой цилиндр с радиальными прорезями, в которых скользят пластины-вытеснители 3, совершающие возвратно-поступательные перемещения относительно ротора. Под действием центробежных сил пластины своими внешними торцами прижимаются к внутренней поверхности статора и скользят на ней.

Жидкость заполняет пространство между двумя соседними пластинами и поверхности ротора и статора. Это и есть рабочая камера. На дуге АВС объем этой камеры увеличивается и происходит ее заполнение жидкостью. На дуге СДА объем ее уменьшается и происходит вытеснение жидкости. В отличие от насоса шестеренного в этом насосе совмещены процессы переноса камеры с ее заполнением и вытеснением. Так как в пластинчатом насосе путь переноса рабочей камеры сведен до минимума, а разделение приемной и отдающей полостей осуществляется лишь контактом торца пластины и статора, то степень герметичности в насосе невелика. Вследствие этого и давление, создаваемое пластинчатым насосом, обычно несколько ниже, чем давление, создаваемое другими насосами.

Эти насосы находят применение в металлорежущих станках и различного рода погрузчиках. Развиваемое давление 10…12 МПа.

насосы изготавливают с постоянной и регулируемой подачей. регулирование ее осуществляется путем изменения эксцентриситета е.

Пластинчатые насосы выпускают однократного и двукратного действия.

В качестве гидромоторов они могут развивать крутящий момент 3,5…16,8 кН·м.

В радиально-поршневых насосах(рис. 11.12) ротор 1 расположен эксцентрично относительно статора 2. в роторе просверлены радиальные цилиндры. Поршни 3 при вращении ротора совершают в цилиндрах возвратно-поступательное движение, скользя своими сферическими головками по внутренней поверхности статора 2. Ротор вращается на распределительном неподвижном валу 4, в теле которого просверлены всасывающий 5 и нагнетательный 6 каналы.

При вращении ротора по часовой стрелке поршни на дуге АВС, двигаясь от центра к периферии, заполняют свои рабочие камеры жидкостью. На дуге СДА поршни перемещаются к центру, вытесняя жидкость. Таким образом, процессы заполнения и вытеснения совмещены с переносом.

Для увеличения подачи радиально-поршневые насосы выполняют многорядными, оси поршней в этом случае располагают в параллельных плоскостях. Число поршней принимают нечетным: 5, 7, 9. конструктивно эти насосы выполняют как нерегулируемые, так и регулируемые. Подача регулируется изменением эксцентриситета е.

Радиально-поршневые насосы развивают давление до 50 МПа, КПД их 0,7…0,9.

В настоящее время выпускают высокомоментные радиально-поршневые гидромоторы, которые создают номинальный крутящий момент от 1,5 до 30 кН·м при давлении 10 МПа и частоте вращения 3…196 об/мин и .

Аксиально-поршневые насосы.Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы отличаются наибольшей компактностью и наименьшей массой. Они способны быстро изменять частоту вращения. Все это обусловило их широкое применение в качестве регулируемых и нерегулируемых насосов и гидромоторов для гидроприводов, обслуживающих подвижные комплексы машин и следящие гидроприводы большой точности.

По кинематическим схемам, положенным в основу конструкций, аксиально-поршневые гидромашины разделяют на гидромашины с наклонным диском и с наклонным блоком.

Наиболее простым является аксиально-поршневой насос с наклонным диском (рис.11.13а). При вращении ведущего вала 6 приводится во вращение блок цилиндров 3. В цилиндрах совершают возвратно-поступательное движение поршни, прижимаемые пружинами (в режиме насоса) или давлением жидкости к поверхности наклонного диска 5 (при работе в режиме гидродвигателя).

Наклонный диск 5 не вращается и устанавливается под углом к вертикали. Торцевая часть вращающего блока цилиндров прижимается к неподвижному распределительному устройству 1. Торцевой распределитель имеет два серповидных окна: А и Б (рис.11.13б), одно из которых соединяется с всасывающей, другое – с нагнетательной линиями. Рабочие камеры цилиндров сообщаются с серповидными окнами через отверстия 7.

У этих насосов значительны контактные силы в месте соприкосновения головки поршня с диском, поэтому снижается КПД. Рост контактных нагрузок можно ограничить назначением угла наклона диска не более =15…18 о .

Регулирование подачи насоса с наклонным диском и его реверсирование осуществляются изменением угла влево или вправо от вертикали. При реверсировании всасывающая и нагнетательная линии, естественно, поменяются местами.

Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком показана на рис. 11.13б. Ведущий вал 5 через валик с двойным несиловым карданным шарниром передает вращение блоку цилиндров 2. основное усилие от сил давления жидкости на поршни переходит на блок цилиндров от фланца 4, установленного на ведущем валу, через шатуны 6, шарнирнозакрепленные на фланце и поршнях.

Поршни при вращении ведущего вала совершают сложное движение, вращаются вместе с блоком цилиндров и совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах. При этом происходят процессы всасывания и нагнетания рабочей жидкости. Кинематической основой аксиально-поршневых гидромашин является кривошипно-шатунный механизм.

Угол наклона блока ограничивается только конструктивными соображениями; = 25…30° для насосов, = 40° для гидромоторов.

Иногда насос и гидромотор объединяют в одном агрегате.

Промышленность выпускает аксиально-поршневые насосы с давлением 5…25 МПа; гидромоторы с крутящим моментом 6…1170 Н·м при давлении 5…25 МПа.

Наклонный диск 5 не вращается и устанавливается под углом к вертикали. Торцевая часть вращающего блока цилиндров прижимается к неподвижному распределительному устройству 1. Торцевой распределитель имеет два серповидных окна: А и Б (рис.11.13б), одно из которых соединяется с всасывающей, другое – с нагнетательной линиями. Рабочие камеры цилиндров сообщаются с серповидными окнами через отверстия 7.

Пластинчато-роторный вакуумный насос

Пластинчато-роторный насос – это весьма схожая установка, которая имеет лишь несколько существенных отличий. Такие установки сейчас пользуются большим спросом, и главной причиной этого, является их новизна.

Одним из самых перспективных производителей пластинчато-роторных вакуумных насосов, является компания Edwads. Данный производитель, сейчас занимает лидирующие позиции на рынке, а это значит, что ему можно по-настоящему доверять.

Практически все пластинчато-роторные насосы марки Edwsrds, изначально оснащены масляным уплотнением, которое дает возможность значительно повысить уровень герметичности системы. Впоследствии это позволяет устройству работать с максимальной стабильностью, выдавая максимально высокие показатели производительности.

Рабочий блок – это еще одна важная часть пластинчато-роторного вакуумного насоса. Данный элемент работает вместе со статором, который расположился поблизости от ротора. Во время вращения, данный элемент быстро и качество сжимает газы внутри объема, что позволяет системе, начать рабочий процесс. Не менее важную роль играют и пластины внизу системы, которые герметично прижаты к стенкам. Это позволяет избавить устройство от каких-либо зазоров, из-за которых может случаться спад производительности.

Пластинчато-роторный насос – это весьма схожая установка, которая имеет лишь несколько существенных отличий. Такие установки сейчас пользуются большим спросом, и главной причиной этого, является их новизна.

Ротационные насосы

Ротационные насосы (шестеренные) предназначены главным образом для перекачивания вязких жидкостей (сгущенного молока, сливок, сметаны, смеси для мороженого и др.). Они бывают с внешним и внутренним зацеплением.

Рис. 1. Схема ротационных насосов (шестеренных):
а, — с внешним зацеплением: 1 — корпус; 2 — шестерни; б — с внутренним зацеплением: 1 — корпус; 2 — шестерни; 3 — выступ в корпусе.

Рабочий орган ротационного насоса с внешним зацеплением (рис. 1, а) состоит из двух шестерен 2, заключенных в корпусе 1, представляющем собой два совмещенных цилиндра. Одна из шестерен ведущая и закреплена на рабочем валу.
При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, промежутки между их зубьями будут внизу заполняться жидкостью, поступающей из всасывающей трубы. Вверху, где зубья входят в зацепление, жидкость будет выдавливаться из этих промежутков и поступать в нагнетательную трубу.
Ротационный насос с внутренним зацеплением (рис. 1, б) состоит также из пары шестерен 2, расположенных одна в другой. Вверху справа зубья этих шестерен входят в зацепление, а с противоположной стороны они разделены неподвижным серповидным выступом 3, предотвращающим просачивание жидкости с нагнетательной стороны во всасывающую.
При работе насоса жидкость, поступающая из всасывающей линии, заполняет промежутки между зубьями шестерен, затем переносится к месту выхода в нагнетательную трубу, где выдавливается входящими в зацепление зубьями. В шестеренных насосах всасывающие и нагнетательные патрубки взаимозаменяемы: изменение направления вращения шестерен меняет и назначение патрубка.
Теоретическая производительность насоса равна количеству объемов жидкости, перенесенных шестернями из всасывающего в нагнетательный патрубок в единицу времени. Фактически производительность вследствие обратного перетекания жидкости в насос через неплотности меньше теоретической.
По мере износа насоса увеличиваются торцовые зазоры между шестернями и стенками корпуса и объемный к. п. д. снижается. Величина торцовых зазоров должна составлять 0,01—0,03 мм. В глубине впадин делают отверстие, чтобы жидкость не была зажата между зубом и впадиной.
Шестеренные насосы изготовляют с бронзовыми корпусами и шестернями, имеющими наружные зубья из нержавеющей стали. Привод осуществляется непосредственно от электродвигателя или через редуктор.

Читайте также:  Ремонт насоса Ручеек своими руками: неисправности

Техническая характеристика шестеренных насосов
НРМ-2 НУК-10
Производительность, л/ч 250—2000 10000
Напор, м вод. ст 20 25
Зацепление шестерен внутреннее внешнее
Мощность, кет 0,6 2,8
Число оборотов в минуту
электродвигателя 930 950
шестерен 930 92
Диаметр патрубков, мм 36 75
Габариты, мм
длина 475 910
ширина 295 750
высота 285 560
Масса, кг 52 335

Производительность насоса НРМ-2 регулируется поворотом крышки, при этом изменяется объемный к. п. д. насоса.
Исследованиями ВНИМИ установлено, что более устойчивая производительность шестеренного насоса получается при работе его на вязкой жидкости. К. п. д. насоса очень мал по сравнению с к. п. д. поршневых насосов и близок к к.п.д. центробежных насосов.

Эксплуатация насосов

Насосы устанавливают на фундаментах, а передвижные — непосредственно на полу без крепления.
Всасывающая линия насоса должна быть по возможности короче. Однако, если насос и бак или аппарат закреплены неподвижно, то в линии должен быть хотя бы один отвод (колено), так как прямой участок трубы между двумя неподвижными патрубками установить нельзя из-за необходимости осевого перемещения трубы к тому и другому патрубку при свинчивании соединений.
Перед пуском нас оса необходимо убедиться, что насос вымыт и собран правильно.
Включив рубильник и убедившись, что ход насоса правильный, открывают полностью кран на всасывающей линии. Кран на нагнетательной линии центробежного насоса открывают настолько, чтобы иметь требуемую производительность.
Необходимо следить за состоянием сальников, особенно в том случае, если насос работает на вязкой жидкости или обеспечивает большую высоту всасывания, т. е. если в насосе создается вакуум. При этом через неплотный сальник воздух будет поступать в насос и врабатываться в продукт, что недопустимо. Поэтому всасывающие линии, находящиеся под вакуумом, и сальники насосов должны быть собраны так, чтобы была полностью обеспечена герметичность.
Для этого соединения всасывающей линии должны быть исправными, с хорошими резиновыми прокладками и тщательно затянуты. Сальник насоса должен быть набит, смазан животным жиром или маслом и правильно затянут. При чрезмерной затяжке сальника нагревается вал и сальник выходит из строя.
При установке насоса необходимо стремиться к тому, чтобы жидкость в него поступала самотеком, т. е. насос находился под заливом. Этим можно предотвратить или уменьшить возможность образования вакуума во всасывающей части насоса.
В случае установки насосов на всасывание следует иметь в виду, что высота всасывания зависит от температуры перекачиваемой жидкости:

Температура жидкости, °С 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Высота всасывания, м
теоретическая 10,2 10,1 9,9 9,5 9,0 8,3 7,1 5,5 3,2 0
практическая 6 5 4 32 1 0 — — —

Ротационные насосы (шестеренные) предназначены главным образом для перекачивания вязких жидкостей (сгущенного молока, сливок, сметаны, смеси для мороженого и др.). Они бывают с внешним и внутренним зацеплением.

Рис. 1. Схема ротационных насосов (шестеренных):
а, — с внешним зацеплением: 1 — корпус; 2 — шестерни; б — с внутренним зацеплением: 1 — корпус; 2 — шестерни; 3 — выступ в корпусе.

Пластинчато-роторный насос

Типы пластинчато-роторных насосов:

  • по количеству пластинок – одно- и многопластинчатые;
  • по принципу работы – простого и двойного действия;
  • по наличию масла – масляные и безмасляные (сухие);
  • по степени управляемости – регулируемый и нерегулируемый.

В роторе однопластинчатого НВР расположена всего 1 пластина, а в многопластинчатом несколько.


Простое действие заключается в том, что за один оборот ротора происходит 1 цикл его работы, а у насосов двойного действия – 2 цикла за счет создания сразу 2 рабочих объемов.


В масляном насосе масло используется в качестве смазки деталей и охлаждающего вещества, поэтому такие моторы менее склонны к перегреву, однако в перекачиваемом потоке могут обнаруживаться частицы масла.

В безмасляных насосах все детали работают «всухую». С одной стороны это вызывает более быстрый нагрев всех элементов и износ конструкции, но с другой – гарантия отсутствия появления примесей в перекачиваемом потоке.


Регулируемые насосы могут быть прямого и непрямого управления. При прямом управлении положение статорного кольца меняется регулировочным винтом, ограничивающим максимальную подачу, регулирующим вертикальное положение опоры или величину максимального давления. Как правило, таким способом можно регулировать насосы одинарного действия. При непрямом управлении вместо винта используются находящиеся под давлением установочные поршни разного диаметра (на рисунке ниже: слева НВР прямого управления, справа – непрямого управления).

Наиболее типичные регуляторы, используемые для прямого и непрямого управления:

  • давления,
  • расхода,
  • давления/расхода,
  • мощности.

Комбинирование различных регуляторов между собой приводит к созданию наиболее экономичных моделей насосов.

Основными характеристиками пластинчато-роторного насоса являются:

  • скорость откачки (л/мин, м3/час),
  • остаточное давление (Па, мбар, единицы атмосферного давления),
  • габариты «длина х ширина х высота» (мм),
  • масса насоса и агрегата в целом,
  • для масляных насосов – количество масла на заправку,
  • для электродвигателя – его мощность, частота оборотов.

Устройство пластинчатого роторного насоса
достаточно простое и включает следующие базовые элементы конструкции:

  • корпус насоса, в которой находится рабочая камера с внутренними элементами;
  • электродвигатель;
  • охлаждающее устройство (вентилятор охлаждения, водная рубашка и т.п.);
  • выхлопной и всасывающий патрубки;
  • в моделях масляного типа – резервуар и масляный сепаратор, отверстия для залива и слива масла и окошко для контроля его уровня;
  • газобалластное устройство.

На разрезе НВР выглядит следующим образом:

Устройство пластинчато роторного вакуумного насоса безмасляного типа практически то же самое, только может быть усилена система охлаждения агрегата и отсутствуют резервуар и сепаратор для масла.

Регулируемые насосы могут быть прямого и непрямого управления. При прямом управлении положение статорного кольца меняется регулировочным винтом, ограничивающим максимальную подачу, регулирующим вертикальное положение опоры или величину максимального давления. Как правило, таким способом можно регулировать насосы одинарного действия. При непрямом управлении вместо винта используются находящиеся под давлением установочные поршни разного диаметра (на рисунке ниже: слева НВР прямого управления, справа – непрямого управления).

Ротационные, шестеренчатые и винтовые насосы: назначение, принцип действия, конструкции, технические характеристики, особенности эксплуатации

Ротационные насосы

В насосах роторного типа перемещение транспортируемой среды осуществляется путем последовательного заполнения рабочей камеры средой с последующим ее вытеснением, происходящим за счет вращательного или вращательно-поступательного движения рабочего органа – ротора, различающегося по конструкции в зависимости от вида роторного насоса.

Несмотря на наличие вращающегося рабочего органа, роторные насосы принципиально отличаются от большинства динамических насосов (центробежные, вихревые и т.д.), так как относятся к объемным насосам и имеют иной способ перемещения жидкости. В свою очередь принцип работы роторных насосов роднит их с поршневыми и плунжерными насосами, н в данном случае принципиальной разницей является отсутствие в конструкции роторных насосов перепускных клапанов.

Принцип действия роторных насосов

Роторные насосы, относясь к насосам объемного действия, работают за счет изменения объема рабочей камеры. Перекачиваемая жидкость заполняет собой рабочую камеру, а затем вытесняется из нее в нагнетательный патрубок. Рабочая камера (для любых насосов объемного типа) представляет собой создаваемое временно замкнутое пространство, ограниченное подвижными и неподвижными частями насоса и меняющее свой объем в ходе работы насоса. Перемещение подвижных деталей обеспечивает изменение объема рабочей камеры и, как следствие, перекачивание среды.

В общем случае роторные насосы можно разделить на две крупные группы: роторно вращательные и роторно-поступательные насосы. Как следует из названий этих групп, в первом случае подвижные части насоса совершают только вращательные движения, а во втором случае происходит комбинация вращательного и поступательного движений.

Группа роторно-вращательных насосов представлена зубчатыми (шестеренчатыми) и винтовыми насосами.

В зубчатых насосах рабочая камера образована неподвижным корпусом и подвижными шестернями, а изменение объема рабочей камеры обеспечивается вращением этих шестерней. Если уточнять классификацию, то зубчатые насосы можно дополнительно разделить по виду зацепления шестерней: с внутренним зацеплением и с внешним зацеплением.

Рабочие камеры винтовых насосов образуют неподвижный корпус насоса и вращающиеся винты (винт, в случае одновинтового насоса). Вращение вокруг своей оси находящихся в зацеплении винтов создает “временные” рабочие камеры, движущиеся вдоль оси винтов по направлению к нагнетательному патрубку, за счет чего происходи перекачивание среды.

Роторно-поступательные насосы представлены шиберными (пластинчатыми) и роторно-плунжерными.

Вращающейся деталью в шиберных насосах является ротор, имеющий продольные прорези, в которые вставлены пластины (шиберы). Ротор вращается в цилиндрическом корпусе, причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. Рабочая камера в таких насосах ограничивается корпусом, ротором и парой соседних шиберов. Для замыкания объема рабочей камеры шиберы должны плотно прилегать к поверхности корпуса, что достигается центробежной силой, возникающей при вращении ротора и действующей шиберы, либо специальными приспособлениями, такими как пружины, расположенными внутри ротора. В зависимости от конструкции ротора и числа шиберов пластинчатые насосы могут быть однократного, двукратного и т.д. действия.

Роторно-плунжерные насосы в свою очередь представлены радиально-поршневыми и аксиально-поршневыми насосами. Несмотря на то, что в их конструкции применяются поршни (плунжеры), этот класс насосов имеет принципиальное отличие от поршневых насосов – они обладают обратимостью, то есть могут работать как насос или как гидромотор. Конструктивно роторно-плунжерные насосы весьма разнообразны, но во всех случаях принцип их работы основывается на комбинации вращательного и поступательного движения рабочих органов.

Шестеренчатые насосы

Шестеренные насосы относятся к объемным роторным машинам и используются для перекачивания вязких жидкостей (в системах смазки компрессоров и двигателей, в гидроприводах). Схема шестеренного насоса представлена на рис. 2.31.

Ведущее 1 и ведомое 2 зубчатые колеса с минимальными зазорами (как по торцевым, так и по цилиндрическим поверхностям) вращаются в корпусе 3 в направлениях, показанных стрелками. Жидкость, поступающая через всасывающий патрубок 4, попадает во впадины зубчатых колес (область, выделенная штриховкой). Каждый из таких объемов жидкости во впадине переносится колесом вдоль наружной стороны корпуса к нагнетательному патрубку 5, где и выдавливается из впадины зубом другого колеса.

Рис. 2.31. Схема шестеренного насоса:

1 — ведущее колесо;

2 — ведомое колесо;

4 — всасывающий патрубок;

5 — нагнетательный патрубок

Зубчатые колеса шестеренных насосов чаще всего выполняют одинаковых размеров. В общем случае подача шестеренного насоса равна

где Vз — объем зуба колеса; z1, z2 — количество зубьев первого и второго колеса; n1, n2 — частоты вращения первого и второго колеса; hоб — объемный КПД насоса, учитывающий перетекание жидкости через зазоры из напорной области в область всасывания.

Шестеренные насосы реверсивны, т. е. при изменении направления вращения их колес направление движения жидкости также меняется на обратное. Эти насосы обратимы: если подводить под давлением жидкость к одному из патрубков, то вал ведущего колеса будет вращаться, и с него можно снимать мощность, т. е. насос становится гидродвигателем.

Характеристика шестеренного насоса аналогична характеристике поршневого насоса. Технические данные некоторых типов шестеренных насосов приведены в табл. 2.8.

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 592 ;

Роторно-плунжерные насосы в свою очередь представлены радиально-поршневыми и аксиально-поршневыми насосами. Несмотря на то, что в их конструкции применяются поршни (плунжеры), этот класс насосов имеет принципиальное отличие от поршневых насосов – они обладают обратимостью, то есть могут работать как насос или как гидромотор. Конструктивно роторно-плунжерные насосы весьма разнообразны, но во всех случаях принцип их работы основывается на комбинации вращательного и поступательного движения рабочих органов.

Компрессор с неподвижными пластинами

Другое название данного компрессора — с катящимся ротором (ККР).Конструктивно такой компрессор представляет из себя вал двигателя на котором насажен цилиндрический ротор, но вал находится не в центре окружности, а эксцентрично,то есть смещён от центра. Вращается ротор внутри также цилиндрического корпуса. Между ротором и корпусом образуется зазор, величина которого при вращении из-за эксцентричности ротора изменяется. Где его величина минимальна находится нагнетательный патрубок, а где максимальна — всасывающий. Пространство между ними перекрывает подвижная пластина, плотно прижимающаяся пружиной к вращающемуся ротору,предотвращая перетекание рабочего вещества из зоны высокого давления в зону низкого. Наглядно это видно на рисунках:

Приемущества этого вида компрессоров:

-очень простая конструкция

-немного движущихся деталей

-меньшие пульсации давления, так как ротор движется непрерывно

-отличные массогабаритные показатели

-маленькие газодинамичесие потери на всасывании

-невысокая цена, из-за массовой распространённости

-перетекание газа из области всасывания в область нагнетания

-наличие «горячей точки», т.е. трения в месте соприкосновения ротора с корпусом.

  • воздух сжимается за счёт непрерывного изменения геометрического объёма полостей сжатия (ротационно-пластинчатые).
  • воздух сжимается в результате обратного течения воздуха из нагнетательного трубопровода в камеру сжатия компрессора в момент её соединения с нагнетательным трубопроводом. Перенос воздуха осуществяется при вращении роторов из всасывающего трубопровода в нагнетательный.
  • воздух сжимается с использованием обоих принципов — частично происходит сжатие за счёт изменения геометрического объёма камеры сжатия и сжатие до заданного давления обратным потоком газа их нагнетательной полости.

Преимущества и недостатки конструкции

  • Роторно-поршневые насосы более «быстроходны» и работают с высокой частотой вращения
  • Вращательно-поступательное движение ротора в рабочей камере обеспечивает равномерную перекачку жидких сред и стабильность давления в системе
  • Отсутствие перепускных клапанов делает конструкцию более надежной, увеличивает КПД насоса и снижает потери мощности
  • Кулачковые насосы, использующие роторный сплав Waukesha 88, способны неограниченно долго работать без жидкости. Кроме того, этот сплав повышает точность дозирования в насосах с этой функцией
  • Насосы этого же производителя обладают самовсасыванием и способны работать с высокотемпературными и высоковязкими средами

Из недостатков этого вида насосов специалисты отмечают сложность и относительно невысокую надежность конструкции, высокую стоимость обслуживания и ремонта, а также повышенные требования к химическим и абразивным свойствам перекачиваемых в системе сред.

Несмотря на некоторые неудобства, которые могут доставлять насосы этого типа, в своих нишах они отлично справляются со множеством разнообразнейших задач. Так, модели Universal I и Universal II способны работать при высоких давлениях (модели маркировки 320-UII, 064-UII, 224-UII, 324-UII – до 20.7 бар, 184-UII – до 31 бар, а 214-UII до 34.5 бар), с разной производительностью в зависимости от потребностей производства (от скромных 1.3 куб.м/ч версии 014-UII до 150 куб.м/ч модели 370-UII), а также перекачивать «неперекачиваемые» продукты: пудинги, сыр, тесто и фарши.

Следующая таблица обобщает примеры использования ротационно-поршневых насосов:

Ссылка на основную публикацию