Роторный насос: принцип работы и виды ротационных насосов

Роторный насос принцип работы

Роторный насос: принцип работы. Типы насосов

Насосы роторного типа замечательно подходят для работы на гидростанциях разной мощности. Современные модификации активно используются в промышленности для перекачки масел, а также смесей. Роторы в устройствах применяются с толкателя разных размеров. Сила вращательного момента вала зависит от мощности двигателя. Как правило, на устройства устанавливаются коллекторные моторы.

Как работает?

Стандартный роторный насос включает в себя ходовой плунжерный механизм. Толкатели используются с фиксированными пластинами. Камера главного блока имеет продолговатую форму. В задней части устанавливается вал, который фиксируется на стойках. Для укрепления толкателя необходимы уплотнительные кольца. В нижней части насоса находится рама. Под стойками устанавливаются специальные накладки для герметизации.

Мотор может фиксироваться за стойками вблизи роторной коробки. Управление процессом вращения происходит благодаря внутреннему модулятору. При подаче напряжения на мотор включается контроллер. Далее запускается якорь двигателя, который приводит в движение вал. Затем осуществляется вращение толкателей. При этом давление в камере главного блока значительно увеличивается. Для стабилизации процесса применяются штанги. Фиксируются они на штифтах либо плитах.

Типы насосов

Существуют объемные, вакуумные, а также кулачковые устройства. Первый тип производится с большими штифтами, которые находятся в камере и играют роль толкателя. Современные устройства применяются не только на станциях, но и колодцах. Вакуумные модификации выделяются большой мощностью. Переходники под них подбираются контактного и канального типа. Наиболее распространенными принято считать кулачковые устройства.

Толкатели у моделей данного типа производятся с небольшими выступами. Блокираторы применяются механического и электронного типа. Моторы чаще всего устанавливаются за блоками и крепятся на стойках. Используются кулачковые устройства в основном на гидростанциях. Показатель выработки у них довольно высокий. Параметр потребления энергии зависит от частоты ротора.

Объемные модификации

На гидростанциях довольно часто встречается объемный роторный насос. Принцип работы устройства заключается в повышении давлении на пластинах. Вал у моделей применяется со штуцерами. Для фиксации плунжеров используются не только кольца, но и зажимы. Для фиксации втулки всегда устанавливаются прокладки. Контроллеры для мотора подбираются переходного типа.

Канальные модификации в наше время встречаются нечасто. Отдельно важно отметить, что на рынке представлены насосы роторного типа с моторами на 20 кВт. Для перекачки масел они подходят замечательно. По габаритам модификации объемного типа довольно сильно отличаются. Толкатели в устройствах применяются только фиксированного типа, снимать их нельзя. Стоит хороший насос (роторный) объемного типа в пределах 15-35 тыс. руб.

Модели вакуумного типа

Для перекачки смесей повышенной вязкости довольно часто применяется вакуумный роторный насос. Принцип работы моделей строится на преобразовании электрической энергии. Ротор у модификаций довольно часто устанавливается за стойками. Работают насосы данного типа с частотой не более 3 тыс. оборотов в минуту. Некоторые модификации способны похвастаться высоким параметром выработки. Коэффициент предельного давления в среднем не превышает 3 бар.

Для защиты главного блока применяются заслонки. Моторы используются с роторными коробками открытого и закрытого типа. Модели с переходниками встречаются довольно редко. Наиболее часто они применяются для перекачки жидкостей малой вязкости. Многие специалисты рекомендуют насосы вакуумного типа для работы в сложных условиях. Использовать модификации на открытом воздухе разрешается. Стоит хороший роторный насос в районе 30 тыс. руб.

Кулачковые устройства

Для бесперебойной работы станций замечательно подходит кулачковый роторный насос. Принцип работы (для колодцев) строится на изменении давления внутри камеры блока. Переходники у моделей довольно часто применяются контактного типа, а штифты используются с небольшими перемычками. Многие устройства производятся без продольных толкателей. По параметру производительности насосы указанного типа не считаются самыми лучшими.

Для уплотнения камеры довольно часто применяются втулки, которые зажимаются гайкой под камерой. Блоки ременного типа встречаются редко. Рамы применяются как с обвесом, так и без него. Предельное давление у насосов указанного типа стартует от 8 бар. Стоит хорошая модель небольшой мощности в пределах 30-40 тыс. руб.

Модификации серии GY1A035F

Это качественный и производительный роторный насос. Принцип работы, устройство модели следует рассмотреть в первую очередь. В нижней части конструкции находится широкая рама, которая соединена со стойкой. Расширитель у данного насоса отсутствует, поэтому запускается устройство не сразу.

Переходник под ротор применяется контактного типа. Если говорить про показатели, то важно отметить высокий уровень давления в блоке. Камера в устройстве имеет овальную форму. Если верить специалистам, то для гидростанций модель подходит не лучшим образом. Показатель прокачки в устройстве довольно низкий.

Ротор у модификации рассчитан на три ступени. Коробка под мотор применяется ременного типа. Как утверждает большинство специалистов, насос не страдает сбоями от сети. В смазке нуждаются только плунжеры. Для включения насоса применяются контроллеры канального типа. Индикаторные блоки устанавливаются очень редко.

Параметры моделей серии GY1A040F

Для прокачки жидкости высокой вязкости замечательно подходит указанный роторный насос. Устройство и принцип действия предлагается рассмотреть в первую очередь. Мотор под модификацию подобран с коллектором. Якорь у модификации применяется с двумя обмотками. Предельная частота модели находится в пределах 2–2.5 тыс. оборотов. Для осмотра ротора имеется крышка. Работает насос указанного типа от специального контроллера.

Индикаторный блок устанавливается через модулятор. Как утверждают специалисты, роторная коробка применяется с качественной системой защиты. Перегрузки на блоке передач наблюдаются очень редко. Толкатели в устройствах применяются в форме лепестка. Показатель давления на камере составляет около 5 бар. Зажимы для рамы изготовлены полностью из нержавеющей стали. Для контроля давления применяются манометры механического и цифрового типа.

Особенности насосов серии “НВР 220 мото”

Насос (вакуумный, роторный) “НВР 220 мото” имеет много достоинств. Однако важно отметить, что толкатели у него применяются канального типа и не способны похвастаться быстрой прокачкой. Показатель частотности на уровне 2200 оборотов в минуту. Также стоит отметить, что у модели имеется блокиратор со штангой. Фильтр осушки канала в данном случае отсутствует.

Центральный блок используется с переходником. Вал у насоса располагается под камерой и способен выдерживать большие нагрузки. Над плунжером установлен только один штуцер. Переходник под роторную коробку в данном случае отсутствует. Также стоит отметить, что модель замечательно подходит для прокачки масел в большом количестве.

Модификации серии Intertool HT 0067

Насос для масла (ручной, роторный, 26л/мин) Intertool HT 0067 считается универсальным и высоко ценится в промышленности. Толкатели в устройстве применяются круглой формы, с перекачкой воды справляются неплохо. Мотор под насос подобран коллекторного типа с одним якорем. Также стоит отметить, что у модификации применяется фиксированный штифт.

Блокировка устройства осуществляется при помощи штанги. Блок под камерой имеется небольшого размера. Параметр предельного давления составляет только 5 бар. Система защиты у насоса применяется серии РК. Если верить отзывам специалистов, то устройство замечательно справляется с работой по прокачке воды из колодцев. Манометр в стандартную комплектацию устройства не входит.

Непосредственно роторная коробка рассчитана на четыре ступени. Блок передач применяется двухконтактного типа. Общая масса этого насоса составляет 28 кг. Установочные штифты у представленной модели в смазке не нуждаются. Для закрепления штанги применяются две прокладки. Цена на указанный роторный насос стартует от 28400 руб.

Параметры моделей серии SLR

Роторный насос SLR применяется только на гидростанциях. Если верить экспертам, то модель способна выдерживать большие перегрузки. Показатель максимального давления составляет 5 бар. Система защиты у насоса применяется серии РК. Для подключения манометра предусмотрен отдельный выход. Мощность указанной модификации находится на уровне 5 кВт.

Мотор у модели применяется с коллекторным якорем на две обмотки. Также стоит отметить, что в нижней части конструкции располагается защитный штуцер. Уплотнитель в главной камере не предусмотрен. Стоит указанный роторный насос в пределах 30-32 тыс. руб.

Особенности насосов серии КО-505

Указанный насос роторного типа применяется на станциях разной мощности. Система защиты применяется серии РК. Толкатели используются круглой формы, показатель сопротивления у них довольно высокий.

Номинальная мощность модификации составляет 340 Вт. Для прокачки воды от колодца устройство подходит неплохо. Также стоит отметить, что у модели в нижней части установлен стопор, который помогает при повышенном давлении. Защитное кольцо находится только в передней части рамы. Цена на этот насос роторного типа от 38 тыс. руб.

Инструменты

Использование роторных насосов связано с необходимостью перекачивания большого объема жидкости. Различают несколько видов роторных насосов, различающихся между собой принципом работы и конструктивными особенностями. Об основных разновидностях роторных насосов и об их устройстве рассмотрим далее.

Оглавление:

  1. Роторные насосы принцип работы и характеристика
  2. Преимущества и недостатки роторного насоса
  3. Устройство и схема роторного насоса
  4. Классификация роторных наносов и особенности их применения

Роторные насосы принцип работы и характеристика

Принцип работы роторного насоса состоит в транспортировке жидкости с помощью ее размещения в камере, из которой она выталкивается с помощью вращательных и поступательных манипуляций. Главным рабочим механизмом данных насосов является ротор. В соотношении с его конструкцией, роторные насосы подразделяются на разные виды.

Рабочий механизм роторный насосов постоянно вращается, но несмотря на это принцип работы данного оборудования индивидуален и не схож с динамическими вариантами насосов. В процессе перекачивания жидкости, она попадает в камеру, а ее вытеснение производится с помощью нагнетательного патрубка.

Внутри рабочей камеры роторного насоса создается пространство замкнутого типа, для ограничения которого используются подвижные и неподвижные детали устройства. В процессе работы данное пространство изменяется в объеме. В процессе перемещения деталей подвижного типа рабочая камера изменяется в размере, таким образом, происходит перекачивание рабочей жидкости.

В зависимости от основного движения в роторном насосе, они бывают двух видов – роторного вращение и роторного поступления. Первый вариант основывается на исключительном вращении подвижных частей в насосе, а второй – на комбинации как вращения, так и поступления.

Роторно вращательные насосы бывают зубчатого и винтового типа. Первый вариант отличается наличием рабочей камеры, корпус которой остается неподвижным, а шестерни двигаются в определенном направлении. Рабочая камера изменяется в размере именно благодаря движению шестерней. Данный вариант насосов может иметь как внешнее, так и внутреннее зацепление.

Винтовые насосы характеризуются наличием рабочей камеры, с неподвижным корпусом и подвижными винтами. Винты вращаются вокруг своей оси, благодаря этому создается временная рабочая камера, которая нагнетает жидкость и перекачивает ее. Рассматривая данный вариант насосов, следует выделить пластинчатый и роторно-плунжерный его варианты.

Пластинчатый вариант роторного насоса отличается наличием ротора с продольными прорезями, внутри которых находятся пластинчатые детали. Вращение ротора осуществляется внутри цилиндрического корпуса, при этом, оси ротора и корпусной части между собой не совпадают.

Для ограничения рабочей камеры в цилиндрических насосах используется корпусная его часть и шиберы. Для того, чтобы замкнуть рабочую камеру, шиберы плотно прилегают к корпусной части с помощью использования силы центробежного назначения или специальных пружинистых механизмов, установленных во внутренней части роторного насоса. В соотношении с конструктивными особенностями роторного цилиндрического насоса они имеют однократное, двукратное действие.

Роторные насосы плунжерного действия подразделяются на радиальные и аксиальные. Принцип работы данного насосного оборудования сопоставим с насосом и гидромотором. Данные насосы работают из-за комбинации движений как вращательного, так и поступательного типа.

Преимущества и недостатки роторного насоса

Несмотря на то, что роторные насосы различаются по конструкции, у всех разновидностей данного оборудования, присутствуют такие преимущества:

  • наличие равномерной подачи перекачиваемой жидкости, в соотношении с возвратно-поступательным насосным оборудованием;
  • возможность работы насоса в гидромоторном режиме из-за наличия обратимости;
  • отсутствие клапанов в конструктивном составе насоса, поэтому коэффициент полезного действия и мощность оборудования находится на высоком уровне;
  • частота движений роторного насоса довольно высокая, их быстроходность находится на самом высоком уровне по сравнению с другими альтернативными насосами.

Однако, у насосов роторного типа имеются определенные недостатки, а именно:

  • перекачиваемая среда должна отвечать определенным требованиям регрессивности и не должна оказывать на внутренние детали насоса абразивное воздействие;
  • высокий уровень надежности оборудования, влечет за собой высокую стоимость на его обслуживание и эксплуатацию.

Устройство и схема роторного насоса

Внутри проточной части роторного насоса находится один полый вращающийся диск, который отвечает за совершение вращательных манипуляций и перекачивание жидкости между патрубками.

Насосы, внутри которых находится пустой диск используются в процессе перекачивания жидкостей с твердыми частицами. Однако, они отличаются надежностью, длительностью эксплуатации, низкой скоростью вращения. Возможен вариант установки нескольких полых дисков внутри насоса. Среди преимуществ данного варианта насосов отметим:

1. Возможность самостоятельного самовсасывания. Запуск насоса осуществляется даже в том случае, если в нем отсутствует жидкость.

2. Возможность работы на низких оборотах. Благодаря данному преимуществу насосы имеют возможность перекачивать жидкости высокой вязкости. Работа на низкой скорости обеспечивает длительную эксплуатацию оборудования, высокий уровень его надежности и стойкости к износу.

3. Для того, чтобы очистить нисходящие трубы от жидкости используется функция обратного потока. Использование второго насоса или переключение патрубков не потребуется.

4. Твердые частицы поступают в жидкость благодаря тому, что диск характеризуется высокой адаптируемостью.

5. Значение высоты всасывания роторного насоса составляет более восьми метров.

6. Низкая шумопроизводительность и низкий уровень вибрации обеспечивает удобство в эксплуатации насоса.

7. Высокий уровень КПД и производительности также является одним из преимуществ данных насосов. Производительность устройства не зависит от уровня вязкости жидкости, которую оно перекачивает.

8. Универсальность применения насоса обеспечивается прежде всего его способностью к перекачиванию разного рода жидкостей.

9. Конструктивные особенности насоса отличаются простотой, так как он содержит в своем составе компактные элементы, легко поддающиеся замене или ремонту.

10. При определенных обстоятельствах нанос способен работать без жидкости.

Принцип работы данного насоса состоит в вращении полого диска, который постепенно соприкасается с внутренними участками на корпусной части. Вследствие этого создается линия, которая отвечает за всасывание жидкости из системы. Благодаря этому жидкость начинает движение. Для управления диском используется мембрана, в процессе этого происходит создание двух раздельных герметичных камер. Вакуумное пространство отвечает за всасывание жидкости во внутрь насоса.

Из-за того, что дисковые роторные насосы содержат в своем составе всего несколько комплектующих, они отличаются длительным сроком эксплуатации, не ломаются и легко ремонтируются. Сфера использования данного рода устройств распространяется на:

  • как летучие, так и вязкие жидкости;
  • смазочные масла и жидкости с повышенной сухостью;
  • жидкости, в составе которых содержаться абразивные вещества;
  • жидкости агрессивного и коррозийного характера;
  • продукты пищевой промышленности.

Классификация роторных наносов и особенности их применения

Существует два основных класса роторных насосов:

  • роторно вращательные насосы;
  • насосы роторно-поступательного типа.

Первый вариант насосов отличается наличием только вращательных движений в процессе перекачивания жидкости. Различают разновидность роторно вращательного насоса, называемую зубастым или шестеренным насосом.

Читайте также:  Особенности ключей с трещоткой, принцип действия, критерии выбора накидного гаечного набора ключей

Данный вариант насоса может иметь внутреннее или наружное зацепление. Насос, у которого имеется внешнее зацепление используется для перекачивания жидкостей с высоким уровнем вязкости, у которых присутствуют способности смазывающего типа. Возможность самостоятельного всасывания у таких насосов составляет не более пяти метров. Принцип работы данного механизма основывается на постоянном соединении ведущей и ведомой части механизма. Далее следует процесс приведения ее в движение. В процессе вращения наноса, зубья начинают всасывать жидкость, из-за образования вакуумного пространства. Вследствие образования между зубьями контакта жидкость переносится из одной части механизма в другую.

Второй вариант шестеренного насоса имеет внутреннее зацепление и отличается более компактными размерами. Однако, для изготовления данного устройства потребуется приложить немало усилий, поэтому его стоимость немного дороже. Для того, чтобы привести в действие ведущую шестерню, необходим электрический двигатель. Так как его вал с помощью зубьев захватывает ведущий участок прибора начинается вращение колеса. В процессе вращения происходит освобождение объема, вследствие чего жидкость попадает во внутрь насоса. Перемещение среды осуществляется под действием ее нагнетания.

Роторно поступательные варианты насосов разделяются на:

  • роторно шиберный насос пластинчатого типа;
  • насос роторно поршневой.

Шиберный насос еще называют роторно пластинчатым, данное оборудование является самовсасывающим и отличается объемными размерами. Главной функцией данного насоса выступает перекачивание жидкости, которая характеризуется смазывающими характеристиками, такими как масла или дизель. Насосы способны к всасыванию жидкости в сухом положении и не нуждаются в наличии жидкости рабочего типа.

Принцип работы данного устройства основывается на наличии ротора с эксцентрически расположенными пластинами, внутри которых находятся пазовые участки продольной вариации, называемые шиберами. Для их прижимания к поверхности статора используется центробежная сила.

Из-за эксцентрического расположения ротора, в процессе его вращения пластины постоянно контактируют со стеной корпусной части, вначале входя во внутрь ротора, а затем выходя из него. Из-за этого, жидкость сначала закачивается во внутрь механизма, а затем выходит из него под давлением.

Насос объемный роторный поршневой бывает аксиально поршневым и радиально поршневым. Внутри данного механизма располагаются рабочие детали, которые играют роль нагнетания жидкости. Чаще всего это плунжерные или поршневые элементы. Аксиально поршневые насосы отличаются наличием возвратно поступательных движений, расположенных параллельно по отношению к оси вращения механизма. У радиально поршневых насосов, данное движение осуществляется радиально.

Аксиально поршневые роторные насосы имеют наклонные диски или наклонные шайбы, расположенный в осевом направлении. Довольно популярными остаются аксиальные насосы поршневого типа, имеющие наклонный блок. Для передачи крутящего момента в таких устройствах применяется шатун, расположенный во внутренней части поршней. С помощью данной схемы удается не только уменьшить размеры самого насоса, но и улучшается динамика разгона и торможения работы.

Ручной роторный насос используется в процессе перекачивания материалов горюче-смазочного типа. Чаще всего данный насос изготавливается из чугуна. Выделяют также насос роторный бочковой, выполненный из алюминия, предназначенный для перекачивания бензина. Удобством эксплуатации отличаются насосы, которые различают масло по отдельным резервуарам. Несмотря на доступную стоимость, данные варианты насосов отличаются высоким уровнем надежности и длительной эксплуатацией.

Роторные насосы динамического типа основываются на динамическом принципе работы. С помощью вращения определенного рода элементов, происходит образование кинетической энергии, которая подает давление для перекачивания жидкости. В зависимости от принципа действия, данные насосы бывают вихревыми и лопастными. Роторно лопастный насос не имеет функции самовсамывания. Среди разновидностей лопастных насосов отметим:

  • устройства центробежного, радиального, диагонального и осевого типа;
  • с наличием спирального, кольцевого или направляющего привода;
  • в зависимости от типа жидкости однопроточные и двухпроточные.

Роторно вихревые насосы бывают открытыми звездообразными и закрытыми, имеющими периферийный канал. В зависимости от прохождения потока жидкости вихревые насосы бывают одно- и многоступенчастыми.

В зависимости от сферы использования насосного оборудования, данные устройства подразделяются на насосы питательного, циркуляционного и конденсатного типа.

Роторные (ротационные) насосы: разновидности, конструкция, принцип работы

Насос роторный – это устройство, которое используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить перекачивание различных жидких сред в больших объемах. Различные типы роторных насосов, предлагаемых на современном рынке, отличаются между собой как конструктивным исполнением и техническими характеристиками, так и принципом действия. Разнообразием видов такого насосного оборудования определяется его эффективное использование в различных сферах.

Роторные насосы высокого давления используются в системах охлаждения, обратного осмоса и циркуляции воды или других жидкостей

Принцип работы и виды

Принцип, по которому работают роторные насосы, заключается в следующем. Перекачиваемая жидкость сначала поступает во внутреннюю камеру устройства, из которой она выталкивается вращательными и поступательными движениями, совершаемыми рабочим органом – ротором. Части ротора наряду с внутренними стенками рабочей камеры формируют замкнутое пространство, в которое и попадает жидкость. При уменьшении объема такого пространства, что происходит при движении ротора, жидкость по законам физики выталкивается.

Принцип действия роторного насоса

В зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа роторные (или ротационные) насосы могут относиться к разным категориям. Кроме того, на различные виды роторные насосы делятся и по типу движения, совершаемого их рабочим органом. По этому признаку выделяют устройства роторно-вращательные и роторно-поступательные. Рабочий орган роторных насосов первого типа, как понятно из их названия, совершает только вращательные движения, а в установках второго типа это движение комбинированное – как вращательное, так и поступательное.

Роторно-вращательные насосы в зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа и принципа действия подразделяются на шестеренчатые (зубчатые) и винтовые. В первых рабочая камера формируется внутренними стенками корпуса и зубчатыми колесами, которые делают как с внутренним, так с внешним зацеплением. Изменение рабочей камеры при этом происходит за счет вращения шестерен. Элементами, из которых формируется рабочая камера роторных насосов винтового типа, являются внутренние стенки корпуса и один или несколько винтов. Вращающийся вокруг своей оси винт формирует внутри насоса временные рабочие камеры, которые вместе с транспортируемой жидкостью двигаются вдоль оси винта к нагнетательному патрубку.

Схема роторного пластинчатого насоса

Роторные насосы поступательного типа делятся на шиберные, или пластинчатые, и плунжерные. В устройствах шиберного типа рабочим органом является вращающийся ротор, в продольные прорези на корпусе которого вставляются специальные пластины, называемые шиберами. Ось ротора в таких насосах не тождественна оси цилиндрического корпуса, в котором он совершает вращательное движение. Рабочая камера пластинчатых насосов формируется двумя расположенными рядом шиберами, самим ротором и внутренними стенками корпуса. Чтобы обеспечить герметичность рабочей камеры, создаваемой таким образом, пластины должны плотно прижиматься к стенкам корпуса. Решается такая задача либо за счет центробежной силы, прижимающей рабочую часть пластин к стенкам корпуса, либо за счет специальных приспособлений пружинного типа. Роторные насосы шиберного типа могут отличаться друг от друга конструкцией ротора и оснащаться различным количеством пластин, в зависимости от чего они подразделяются на устройства одно-, двукратного и т.д. действия.

Роторные плунжерные насосы по принципу работы и конструктивному исполнению делят на аксиально- и радиально-поршневые. Их рабочими органами являются плунжеры (поршни), которые совершают одномоментное вращательное и поступательное движение внутри корпуса устройства. Отличие таких роторных машин от обычных поршневых заключается в том, что они могут работать и как насосы, и как гидравлические моторы, то есть обладают обратимостью.

Схема роторного плунжерного насоса

Преимущества и недостатки

Можно выделить несколько наиболее значимых преимуществ использования роторных насосов:

  1. более равномерная, если сравнивать роторные насосы с устройствами возвратно-поступательного типа, подача жидкости в трубопроводную систему (между тем из-за особенностей конструкции роторного оборудования обеспечить полностью равномерную подачу не удастся);
  2. обратимость, то есть возможность использования таких устройств как в качестве насоса, так и в роли гидромотора;
  3. отсутствие клапанов, что способствует снижению потерь мощности и, соответственно, повышению КПД;
  4. высокая производительность благодаря работе на значительно более высоких оборотах, по сравнению с устройствами поршневого типа.

Эффективность процесса перекачивания кулачковым ротационным насосом обеспечивается выверенными допусками между корпусом и ротарами

Если говорить о недостатках, которыми обладает роторный насос, то к наиболее значимым из них можно отнести следующие.

  • К среде, перекачиваемой такими насосами, предъявляются высокие требования, так как она не должна препятствовать плотному прилеганию подвижных рабочих элементов к внутренним стенкам корпуса. В частности, перекачиваемая роторными насосами жидкость должна обладать минимальной химической агрессивностью и не содержать абразивных включений.
  • Роторный насос имеет более сложную конструкцию, если сравнивать его с устройствами возвратно-поступательного типа, что сказывается как на его надежности, так и на стоимости производства и технического обслуживания.

Сферы применения

Благодаря широкой универсальности насосы роторного типа успешно используют для перекачки жидкостей следующих типов:

  • продуктов переработки нефти:
  • химических веществ, в том числе и кислот;
  • лакокрасочных материалов;
  • технических жидкостей различной степени загрязнения;
  • пищевых жидкостей, в том числе и масел и др.

Ротационные насосы с полым вращающимся диском

Рабочим элементом роторных насосов данного типа является полый диск, который в ходе своего вращения в корпусе устройства совершает колебания, что приводит к перемещению жидкости от впускного патрубка к выпускному.

Принцип работы роторного насоса с полым диском

Роторные установки, оснащенные полым вращающимся диском, относятся к самовсасывающим реверсивным устройствам, которые можно использовать даже для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые примеси. Благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа ротационный насос рассматриваемого типа отличается надежностью и долгим эксплуатационным сроком. Для оснащения таких роторных насосов применяют один или два полых диска, вращение которых синхронизируется при помощи специальных механизмов.

Самовсасывающая роторная насосная установка с полым вращательным диском

Среди преимуществ использования роторных насосов с полым диском можно выделить следующие:

  1. возможность запуска без наполнения (жидкость внутри корпуса таких устройств должна присутствовать только перед их первым запуском);
  2. возможность использования для перекачки слишком вязких жидкостей, а также сред, чувствительных к сдвиговым усилиям, благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа устройства (кроме того, невысокая рабочая скорость делает такие насосы более долговечными);
  3. возможность перекачки жидкости в обратную сторону с сохранением всех параметров создаваемого потока;
  4. адаптивность рабочих дисков, что позволяет им самовосстанавливаться при износе и термическом расширении (благодаря данному качеству можно успешно применять такие насосы для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые частицы);
  5. поднятие перекачиваемой жидкости на большую высоту (до восьми метров);
  6. невысокий уровень шума и вибраций при работе;
  7. высокий коэффициент полезного действия;
  8. сохранение производительности на постоянном уровне вне зависимости от степени вязкости перекачиваемой жидкости;
  9. обширный диапазон вязкости транспортируемых жидкостей – от средней до очень высокой;
  10. простота конструкции и, соответственно, технического обслуживания;
  11. компактность и небольшой вес;
  12. возможность перекачивать жидкости, содержащие газ или воздух в небольших количествах;
  13. возможность некоторое время работать на холостом ходу (всухую) без ущерба для технического состояния оборудования;
  14. создание давления потока жидкости в интервале 8–20 бар (в зависимости от модификации устройства);
  15. возможность перекачивать жидкости, температура которых доходит до 280 градусов Цельсия.

Роторные насосы — где применяются, принцип работы, модели

Роторные насосы – это техника объемного типа, которая отличается от динамической напорной аппаратуры (центробежной, вихревой и т.д.) способом перемещения жидкостей. Для аппаратов этой категории техники характерны два варианта движения: вращательное или вращательное с возвратно-поступательным действием. Всевозможные конструктивные варианты исполнения регулируются ГОСТом 17398—72.

Классификация и принцип действия роторных насосов

Итак, роторные насосы делятся на две основные большие группы:

  • роторно-вращательные;
  • роторно-поступательные.

В свою очередь роторно-вращательные могут быть:

  • зубчатые (с внутренним или внешним зацеплением шестерней);
  • винтовые (шестеренные: одновинтовые с внешним зацеплением винтов).

А роторно-поступательные делятся на:

  • шиберные (так называемые ротационные или пластинчато-роторные вакуумные насосы);
  • роторно-поршневые или плунжерные устройства (аксиальные и радиальные).

Кроме того, по принципу строения самого ротора насоса эта напорная техника объемного типа классифицируется как:

  • насос с мокрым ротором;
  • насос с сухим ротором.

Принципы работы роторного насоса

Главной отличительной особенностью роторной техники стало то, что в его конструкции напрочь отсутствуют клапана. Роторно-лопастные насосы работают по принципу взаимодействия жидкости с рабочим органом в подвижных камерах, которые попеременно соединяются с всасывающими и нагнетательными полостями.

Роторный насос работает потому, что постоянно меняется объем рабочей камеры. Сначала жидкость заполняет камеру, а потом выталкивается из нее в нагнетательную область через патрубок. При этом сама рабочая камера выглядит как временно создаваемый замкнутый объем, который ограничивается деталями самого аппарата внутри корпуса.

Изменение объема рабочей камеры в зубчатой аппаратуре происходит за счет вращения шестеренок, в винтовой установке при помощи вращения винта вокруг своей оси. В пластинчато-роторных насосах за счет того, что ротор центробежного насоса с продольными прорезями, куда вставлены пластинки (шиберы) вращаются по оси, которая не совпадает с осью корпуса.

Причем в зависимости от строения ротора и количества шиберов пластинчатый насос по принципу действия может быть однократным, двухкратным, трехкратным и т.д. А чтобы камера вакуумно-пластинчатого роторного насоса замыкалась, должно обеспечиваться достаточно плотное прилегание пластин к корпусу.

Роторный насос плунжерного (поршневого типа) за счет отсутствия клапанов, и, как следствие, возможности совершать обратные поступательные движения, может использоваться в качестве гидромоторов.

Достоинства и недостатки

Среди недостатков аппаратов этого типа можно выделить всего два основных:

  • повышенное требование к перекачиваемым жидкостям. Они должны быть не абразивными и неагрессивными;
  • сложность конструктивного исполнения может приводить к понижению надежности и увеличению расходов на производство и обслуживание.

Зато среди достоинств можно без сомнения выделять такие характеристики как обеспечение процесса самовсасывания без использования вспомогательных приспособлений и скорость вращения на низких оборотах, способность обратного протока жидкостей и адаптационные возможности дисков, большие уровни КПД и высоты всасывания, низкие уровни шума и вибраций, постоянный средний уровень производительности и простота исполнения механизмов.

Кроме того, насос роторный в состоянии работать с жидкостями различного показателя вязкости и температур, а также с различными включениями газа или воздуха, могут некоторое время работать в сухом режиме и обладают способностью самостоятельного дозирования.

Различные модификации напорной аппаратуры роторного типа могут выдерживать давление от 8 до 12 бар. А некоторые виды до 20 бар. И, среди всего прочего техника компактна по дизайну и габаритам, удобна в установке и обслуживании.

Серии и технические характеристики

Роторные аппараты производятся в трех модификациях, которые представлены разными серийными типами моделей: M, D, N, T.

Серия типа М – это модели с одним полым рабочим дисковым колесом, которое может работать с жидкостями средней и высокой вязкости. Эта техника не боится также наличия твердых частиц и примесей в составе перекачиваемого материала.

Аппаратура может выдерживать напор под давлением от 8 до 20 бар, со скоростью до 100 кубических метров в час, пр скорости вращения до 500 оборотов в минуту. Работает в температурном диапазоне от -20 до +280 °C.

Читайте также:  Провалы напряжения – возможные причины, опасность возникновения и методы устранения явления

Типы используемых фланцевых соединений: UNI PN10, ANSI 150, DIN PN 16. Кроме того, у этого типа аппаратов масса всевозможных видов уплотнения: набивное и картриджное, механическое и радиальное.

Серия типа D благодаря наличию двух импеллеров подходит для работы в трубопроводах, клапанах и фитингах. Здесь два рабочих дисковых колеса и высокая скорость потока. Поскольку оба колеса работают по очереди, создается постоянный поток жидкости и минимизируется уровень вибраций.

Серия N комплектуется одним или двумя импеллерами и опорами выносного типа. Применяются для работы с жидкостями высоких степеней вязкости и отлично справляются с перекачкой субстанций с небольшим количеством инородных примесей. При этом могут обеспечить скорость потока до 90 кубометров в час и крайне низкую пороговую пульсацию.

Серия Т может работать с напором до 4 бар при скорости потока до 3 кубических метров в час на скорости вращения в 950 оборотов в минуту. Температура жидкости может быть от 0 до +100 °C. При этом у нее большая, чем у предыдущей серии пульсация, но серия Т хорошо справляется с перекачкой агрессивных жидкостей и обладает хорошей возможностью дозирования субстанций, которые поступают в аппарат.

Роторные насосы — области применения

В нефтехимической промышленности насос вакуумный используют для перекачки легких и тяжелых углеводородов, смазочных масел, битумов и гудронов, бензола и толуола, бензина и фенола, дизельного и нефтяного топлива, сырой нефти, технологических жидкостей и нефтехимических продуктов, а также для любых видов масел.

В химической промышленности этот напорный аппарат может работать с кислотами и растворителями, смазочными маслами и аддитивами, воском, глицерином, латексом и мыльными растворами, щелочными жидкостями и каучуком, жидкой серой и каустичекой содой, крахмалами, пластификаторами и буровыми растворами, волокнистыми полимерами и смолами.

В морской промышленности и кораблестроении их применяют для перекачки танкерных и трюмных жидкостей, нефтяного и дизельного топлива, отработанных масел и сточных вод.

В целлюлозно-бумажной промышленности они качают кислые и каустические воды, изоцианаты и буровые растворы, целлюлозу и крахмалы, волокнистые и клеящие суспензии, краски и чернил, эмалей, пигментов и извести.

В пищевой и фармацевтической промышленности они используются для растительных и животных масел, фруктовых соков, паст и джемов, сиропов и мелассы, животных жиров, лецитина и крема, алкоголя, шоколада, карамели и фаджа, соусов и теста, молочных продуктов и загустителей.

В коммунальном хозяйстве широко применяются циркуляционные насосы с мокрым и сухим ротором. При этом насосы с мокрым ротором поддерживают в отопительных системах нужное давление и не нуждаются в смазке и охлаждении. Такой насос для воды самостоятельно смазывается и охлаждается за счет циркулирующей в системе жидкости.

Насосы с сухим ротором приспособлены для работы без непосредственного контакта с жидкостью. Они гораздо более шумные, по сравнению с мокрыми роторными аппаратами, и плохо работают с жидкостями, в которых присутствуют различные примеси.

Подробнее узнать о том, что такое ручной роторный и безмаслянный вакуумный насос, чем отличается насос ручной для бочек и насос вакуумный бочковой можно в других статьях нашего сайта.

Роторные насосы

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в Турции и Республике Корея, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию роторные насосы.

Определение

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 (видео)

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.

Для примера показан принцип действия кулачкового насоса

Общая классификация

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.

Преимущества и недостатки роторных насосов

Несмотря на многообразие семейства роторных насосов можно выделить ряд общих черт.

  • Значительно более равномерная подача по сравнению с возвратно-поступательными насосами. Однако осуществление полностью равномерной подачи данными насосами невозможно из-за конструктивных особенностей.
  • Обратимость, выражающаяся в возможности роторных насосов работать в режиме гидромотора.
  • Исключение из конструкции клапанов, что влечет за собой снижение потерь мощности при работе и увеличении общего КПД насоса.
  • Роторные насосы способны работать с высокой частотой вращения и по быстроходности опережают поршневые и плунжерные насосы.
  • Повышенные требования к перекачиваемой среде. Поскольку герметичность в большинстве роторных насосов обеспечивается за счет плотного прилегания подвижных частей к неподвижным, перекачиваемая среда не должна оказывать на детали насоса абразивного воздействия и быть неагрессивной по отношению к материалу проточной части.
  • Сложность конструкции относительно возвратно-поступательных насосов, что влечет за собой снижение надежности и увеличение стоимости обслуживания и производства.

Общее описание роторных насосов

Проточная часть состоит из одного полого вращающегося диска, который совершает колебательные движения в корпусе насоса, перекачивая жидкость от впускного патрубка к выпускному.

Насосы с полым вращающимся диском – роторные, самовсасывающие, реверсивные, подходят для перекачивания твердых частиц, очень надежные и долговечные благодаря низкой скорости вращения.

Эти насосы могут быть поставлены с одним или двумя полыми вращающимися дисками, синхронизированными друг с другом.

  • Стандартное
  • по API 676

Преимущества и общие характеристики насосов

  • Самовсасывание без каких-либо вспомогательных устройств: насосы с полым вращающимся диском создают большую высоту всасывания, которая обеспечивает их запуск без наполнения – они должны быть наполнены жидкостью только перед первым запуском – им, как правило, не требуется всасывающий клапан (если жидкость не слишком сухая, летучая или низкой вязкости)
  • Низкая рабочая скорость: насосы с полым вращающимся диском вращаются на низких оборотах, что делает их особенно подходящими для перекачивания жидкостей, чувствительных к сдвиговым усилиям, и очень вязких жидкостей, при минимальном образовании пены и эмульсии продукта – кроме того, пониженная скорость означает меньший износ, большую надежность и долговечность.
  • Обратный поток при обратном вращении при сохранении постоянной пропускной способности, неизменном напоре и рабочих параметрах – это свойство также может быть использовано для очистки нисходящих труб и очень полезно при наливе и сливе резервуара: не нужно использовать другой насос или переключать патрубки
  • Адаптируемость диска, с самовосстановлением изношенных частей и тепловых расширений, обеспечивающая поступление твердых частиц в жидкость.
  • Большая высота всасывания – около 7-8 метров
  • Низкий уровень шума и низкие вибрации благодаря низкой скорости и плавной работе
  • Высокий КПД – благодаря длительному опыту в подборе материалов для совместно скользящих деталей, проверенной временем конструкции и благодаря оптимизированному механизму накачки.
  • Средняя производительность постоянна независимо от изменений вязкости
  • Могут перекачивать жидкости с очень широким диапазоном вязкости: от средней до высокой и очень высокой вязкости – до 200.000 сСт. Это делает насос с полым вращающимся диском пригодным во многих условиях в тех же установках – один насос может подходить для многих жидкостей
  • Простота механизма: всего несколько движущихся частей, и резерв запасных частей сокращен и всегда в наличии
  • Компактный дизайн и габариты, удобство в обслуживании; легкий доступ к внутренним компонентам для обслуживания (нужно только снять крышку)
  • Включения воздуха или газа в жидкости допустимы в малых процентах
  • Возможность работы насухую некоторое время и при особых обстоятельствах
  • Хорошая способность дозирования: при каждом вращении жидкость закачивается эквивалентно объему полости насоса с полым диском
  • Производительность до 250 м3/ч
  • Модификация стандартного давления при 8 бар – модификация высокого давления до 12 бар (174 PSI) или 20 бар (290 PSI)
  • Температура до 280°С

Принцип действия насосов с полым вращающимся диском

Основной принцип работы следующий:

полый вращающийся диск во время его колебательного движения соприкасается с внутренней и периферийной поверхностью корпуса насоса, создавая разрежение на линии всасывания, что заставляет жидкость течь в полость и перекачивает её из полости на питающую линию.

Диск установлен эксцентрично относительно вала насоса и управляется мембраной: осевое вращение заставляет диск колебаться и соприкасаться или с внутренним периферийным участком корпуса насоса, или с эксцентричным торцом вала и мембраной, создавая таким образом две раздельные герметичные камеры.

Объем камеры, контактирующей с трубопроводом на входе, постоянно возрастает, создавая вакуум, который позволяет всасывать жидкость в насос; в другой камере объем постоянно уменьшается, заставляя жидкость откачиваться на подводящий трубопровод.

Полный оборот вала соответствует объему полости полого диска насоса к смещенному, и эквивалентное количество жидкости откачивается (только незначительные утечки через точки касания диска, но эта потеря стабильна, если вязкость не изменяется).

Роторные насосы с полым диском работают на низких скоростях вращения и имеют всего несколько подвижных частей.

Это гарантирует их долгую службу, обеспечивая тем самым высокую надежность системы.

Кроме того, конструкция не включает клапаны, поршни, диафрагмы, подвижные уплотнения (кроме механических уплотнений), лопасти и другие слабые элементы.

Эта особенность роторного насоса с полым диском позволяет использовать его в крайне тяжелых условиях и с продуктами очень высокой вязкости.

Применение роторных насосов в отраслях промышленности. Перекачиваемые жидкости

Специальная конструкция насосов с полым роторным диском позволяет использовать их с очень широким ассортиментом применений:

  • от очень летучих до очень вязких жидкостей
  • от смазочных масел до сухих жидкостей, которые могут быть причиной заклинивания движущихся частей
  • жидкости с содержанием абразивных частиц
  • агрессивные и коррозионные жидкостей
  • пищевые продукты

В специальных применениях, когда перекачивать можно только нагретую жидкость, насосы с полым роторным диском могут быть поставлены с нагревательной рубашкой, которая подходит для диатермического масла, теплой воды или водяного пара.

Насосы с полым роторным диском идеально подходят для следующих областей промышленности: нефтехимической, химической, морской, нефтегазовой (на вспомогательном насосном оборудовании), целлюлозно-бумажной, общей, пищевой и фармацевтической.

Насосы с полым роторным диском имеют широкий ассортимент применений, включая следующие:

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).

Читайте также:  Размеры, цена и характеристики шлакоблоков

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.

Роторные насосы: устройство, виды, область применения

Роторные насосы, в сущности, охватывают значимую часть рынка насосного оборудования. Они делятся на несколько разновидностей по принципу работы и некоторым другим отличиям. В частности, такой агрегат может быть роторно-поступательным и делиться на пластинчатый шиберный и поршневой тип, либо роторно-вращательным, где имеется лишь один тип – зубчатый шестеренный роторный насос.

Пи этом поршневые агрегаты также разделяют по двум видам: радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

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.

2 Классификация моделей

Роторные насосы по принципу работы разделяются на два типа: поступательный и вращательный.

Устройство роторного насоса

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.

Второй работает посредством ротора насоса – диска, он своим вращением создает благоприятные условия для всасывания жидкости с одной стороны и выталкивания с другой. Бывают вращательные насосы с мокрым ротором и насосы с сухим ротором. Насос с мокрым ротором запускается преимущественно только при наличии рабочей жидкости внутри устройства. Насос с сухим ротором может запускаться даже на сухую, то есть, без наличия жидкости внутри рабочей части. Основой этих изделий является ротор центробежного насоса.

Питаются вращательные установки за счет электричества, а точнее, электричество поступает из сети в электродвигатель, который, в свою очередь, передает свою силу через вал на сам ротор. Вал по инерции начинает вращаться, после чего, сцепляясь с зубьями диска, приводит его в движение.

Агрегаты поступательного типа делятся на два типа: шиберные и поршневые. Разновидность шиберных устройств по-другому называют роторно пластинчатыми насосами. Подобная техника отличается крупными габаритами. Применение этих установок, несмотря на их громоздкость, эффективно. Они могут качать воду из большой глубины. Корректно работать эта техника может даже с такой жидкостью, как дизельное топливо или смазочные вещества.

Сами шиберы устанавливаются внутрь эксцентрически расположенных пластин, которыми оборудован ротор. Такое расположение деталей заставляет диск постоянно контактировать со стенами рабочей камеры, вследствие чего, жидкость сначала поступает внутрь системы, а затем выталкивается наружу, то есть выходит на поверхность через выходной патрубок.

Поршневой также разветвляется на два подвида, точнее сам поршень может быть:

  • аксиальным;
  • радиальным.

Отличие между приведенными подвидами поршневых изделий состоит в механизме возвратно поступательных движений. Аксиальный поршень движется параллельно. Второй тип движений осуществляется в радиальном положении. При этом аксиальный тип насосов оснащается наклонными дисками и шайбами такого же положения. Крутящий момент от двигателя передается посредством шатуна, которым оснащается внутренняя часть поршня.

Насос роторный НР-10М

2.1 Ручные и динамические роторные агрегаты

Такая классификация, как ручной роторный насос также чаще всего применяется для перекачивания жидкостей типа топлива и смазочных материалов. Корпус этих изделий выполняется из чугуна, что гарантирует надежную защиту от протечек и большую выносливость к вибрациям. Насос ручной также называют бочковой, так как с его помощью можно перекачать жидкость из бочки в другую емкость. Но корпус ручного аппарата состоит чаще всего из алюминия.

Динамический тип роторных агрегатов работают по принципу динамики. То есть, давление в системе создается посредством набора определенных элементов, при вращении которого воздается непрерывный поток кинетической энергии. Эта энергия и создает давление, заставляющее жидкость всасываться.

Динамические изделия могут быть вихревыми и роторно лопастными насосами. Вихревые установки могут выполняться как в закрытом виде, так и в звездообразном. Также данные модификации могут иметь разное количество рабочих скоростей: одну или две.

Роторно лопастное насосное оборудование можно разделить по разновидностям:

  • в соответствии с типом перекачиваемой жидкости: с одним протоком и с двумя протоками. Двухпроточные аппараты могут распределять разные типы жидкостей по разным емкостям;
  • в соответствии с приводом, которых насчитывается три: направляющий, спиральный и кольцевой;
  • в соответствии с типом осевого механизма: радиальные, центробежные, диагональные.

2.2 Преимущества и недостатки

Невзирая, что конструкция и набор деталей разных типов роторных насосов может значительно отличаться, всей линейке этой техники присущи следующие преимущества:

Насос пищевой молочный роторный

  • достижение максимального КПД. Обуславливается тем, что конструкция не содержит клапанов;
  • любой другой вид насосов уступает роторному виду по частоте движений, где у последних этот показатель выше, чем у остальных;
  • возвратно-поступательное оборудование позволяет реализовать равномерную подачу перекачиваемой жидкости;
  • наличие обратного хода позволяет использовать аппарат в качестве гидромоторной установки. Это полезно, когда необходимо, например, очистить трубопроводную систему от загрязненной воды.

Недостатки у роторных установок тоже просматриваются, но в меньшем количестве. Самых видимых выделяется два. Первый заключается в высокой стоимости этого оборудования. Но большие цены окупаются продолжительным сроком эксплуатации и производительной работой. Второй недостаток – это рабочая среда. То есть, нужно следить, чтобы в двигатель не попадала жидкость, вызывающая абразию.
к меню ↑

Оцените статью
Добавить комментарий