Роторно-поршневые насосы, типы, конструкция, параметры.

Роторно-поршневой насос — это роторный насос с вытеснителями в виде поршней или плунжеров. Роторно-поршневые насосы подразделяются на аксиально-поршневые, у которых возвратно-поступательное движение поршней параллельно оси вращения насоса, и радиально-поршневые, у которых возвратно-поступательное движение поршней происходит в радиальном направлении.

Аксиально-поршневые насосы выполняются с наклонным диском (шайбой) и с наклонным блоком относительно оси вращения насоса.

На рисунке 1.19, а представлена конструктивная схема аксиально-поршневого насоса с наклонным диском и плунжерами в качестве вытеснителей. Основным элементом насоса является блок 4 с плунжерами 5, который приводится в движение валом 8 и вращается относительно корпуса (корпус на рисунке 1.19, а не показан). Плунжеры опираются на упорный подшипник 6 диска 7, наклоненный под углом γ.

Важным элементом насоса является неподвижный торцевой распределитель 1 с окнами 9 и 10. Рабочие камеры 2 и 3 насоса представляют собой замкнутые объемы внутри блока 4.

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с блоком 4 и одновременно скользят вместе с подшипником 6 по наклонному диску 7. За счет диска 7 и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно блока 4. При этом рабочие камеры меняют свой объем от минимального (позиция 3) до максимального (позиция 2) и обратно. Для подвода и отвода жидкости служит неподвижный распределитель 1 с дугообразными окнами 9 и 10. Он устроен таким образом, что при увеличении объема рабочей камеры она соединяется со всасывающим трубопроводом через окно 9, а при уменьшении — с напорным трубопроводом через окно 10.

1 — Торцевой распределитель; 2, 3 — рабочие камеры; 4 — блок; 5 — плунжеры; 6 — упорный подшипник;

7 — Диск; 8 — вал; 9 — впускное окно; 10 — выпускное окно; 11 — поршни; 12 — дополнительный вал

Рисунок 1.19 - Аксиально-поршневые насосы с наклонным диском (а) и наклонным блоком (б)

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком 4 (рисунок 1.19, б) несколько отличается по конструкции от предыдущего насоса. Главное отличие заключается в том, что у него относительно оси вращения (вала 8) наклонен не диск 7, а блок 4. Из-за наклона блока 4 относительно ведущего вала 8 у большинства насосов такой конструкции имеется дополнительный вал 12 с шарнирами для передачи вращающего момента от диска 7 на блок 4. В приведенной конструкции вытеснителями являются поршни 11, которые нагнетают жидкость из рабочих камер 2 и 3 через торцевой распределитель 1.

Принципы работы насосов с наклонным блоком и наклонным диском не отличаются друг от друга, но в показанной на рисунке 1.19, б конструкции поршни 11 совершают возвратно-поступательное движение за счет кинематической связи между ними и диском 7. Это отличие не является принципиальным. Такие конструкции вытеснителей используются и в насосах с наклонными дисками.

Объем рабочей камеры V_К для обеих разновидностей этих насосов равен произведению площади поршня (плунжера) и его рабочего хода l .Однако рабочий ход l для этих насосов будет вычисляться по разным зависимостям. Для их определения на рисунке 1.19 построены треугольники, показывающие связь рабочего хода l с диаметром D. Из геометрических соотношений следует, что для насоса с наклонным диском , а для насоса с наклонным блоком . Тогда с учетом (1.34) получим формулы для вычисления рабочих объемов аксиально-поршневого насоса с наклонным диском V_0Д и наклонным блоком V_0Б: (1.38) и (1.39)

Аксиально-поршневые насосы могут быть регулируемыми. Регулирование обеспечивается за счет изменения угла у наклона диска 7 (у насоса с наклонным диском, см. рисунок 1.19, а) или угла у наклона блока 4 (у насоса с наклонным блоком, см. рисунок 1.19, б). В обоих случаях это приводит к изменению хода вытеснителя и рабочего объема насоса (см. формулы (1.38) и (1.39)).

Аксиально-поршневые насосы отличаются от ранее рассмотренных насосов сложностью изготовления и, как следствие, большей стоимостью, но имеют существенно лучшие эксплуатационные характеристики. Они создают давления до 30...40 МПа, могут работать в широком диапазоне частот вращения (500...4000 об/мин и более). Полные КПД этих насосов достигают 0,90...0,92, а объемные КПД — 0,95...0,98. Аксиально-поршневые насосы применяются в авиации, машинах для строительных и дорожных работ, а также в сельскохозяйственном машиностроении и станкостроении.

1,3 — Рабочие камеры; 2 — перемычка;

4 — Ротор; 5 — плунжеры; 6 — корпус

Рисунок 1.20 - Радиально-поршневой насос

В радиально-поршневых насосах вытеснителями также являются поршни или плунжеры, но расположенные радиально. На рисунке 1.20 представлена конструктивная схема радиально-поршневого насоса однократного действия. Основным элементом насоса является ротор 4 с плунжерами 5, который вращается относительно корпуса 6 насоса. Ротор 4 установлен в корпусе 6 со смещением оси (с эксцентриситетом е). Полости всасывания и нагнетания располагаются в центре насоса и разделены перемычкой 2.

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с ротором 4 и одновременно скользят по корпусу 6. За счет этого и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно ротора 4. Когда рабочая камера перемещается из верхнего положения 3 в нижнее 1, ее объем увеличивается. При этом перемещении она через отверстие в роторе 4 соединена с полостью всасывания, поэтому обеспечивается ee заполнение рабочей жидкостью — всасывание. При обратном перемещении — из нижнего положения 1 в верхнее 3 — объемкамеры уменьшается и происходит вытеснение жидкости в полость нагнетания.

Объем рабочей камеры V_K найдем как произведение площади плунжера и его рабочего хода l . Из анализа рисунок 1.20 следует, что l = 2е. Тогда с учетом (1.34) получим формулу для рабочего объема насоса: . (1.40)

В формулу (1.40) включена кратность работы k, так как радиально-поршневые насосы могут быть дву- и многократного действия. Это обеспечивается за счет создания на внутренней поверхности корпуса специального профиля (как у пластинчатого насоса двукратного действия, см. рисунок 1.17, б),благодаря которому каждый плунжер совершает два или более рабочих ходов за один оборот ротора.

Следует также отметить, что эти насосы однократного действия могут быть регулируемыми. В регулируемом насосе изменение рабочего объема обеспечивается за счет смещения ротора 4 относительно корпуса 6, т. е. за счет изменения величины е. Радиально-поршневые насосы применяются существенно реже, чем аксиально-поршневые. Их главное отличие от других роторных насосов заключается в том, что они выпускаются с большими рабочими объемами.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: