Меню

Шиберный насос высокого давления

Основы гидравлики

Насосы пластинчатые (шиберные)

Пластинчатые (шиберные, коловратные) насосы нашли широкое применение в гидроприводах технологического оборудования, работающих при давлениях жидкости до 6,3 или до 12,5 МПа. Это объемные гидромашины, функцию вытеснителей в которых выполняют две или несколько пластин (шиберов) .
Не следует путать пластинчатые насосы с лопастными насосами, поскольку термин «лопастные» в настоящее время закреплен за динамическими насосами, имеющими рабочий орган в виде центробежного, осевого или диагонального вентилятора.

Различают пластинчатые насосы:

Работу пластинчатого насоса легко уяснить из примеров, приведенных на рисунках 1, 2, 3 .
Пластинчатый насос однократного действия (рис. 2, 3) состоит из корпуса 1 , в цилиндрической расточке которого эксцентрично (со смещением) расположен ротор 2 .
В пазах ротора размещены незакрепленные пластины 3 .
К торцам ротора крышками поджаты распределительные диски с окнами B всасывания и H нагнетания, соединенные каналами в корпусе соответственно с входным и выходным отверстиями насоса.

Насос представляет собой многокамерную роторную гидравлическую машину.
Каждая камера образована поверхностями двух соседних пластин, ротора, корпуса и распределительных дисков.
При вращении ротора насоса от приводного электродвигателя пластины выдвигаются из пазов, и постоянно прижимаются к поверхности расточки корпуса центробежными силами.
Если ротор вращается по часовой стрелке, то рабочие камеры, расположенные слева от вертикальной оси, увеличивают свои объемы. В них создается вакуум, и жидкость за счет разности давлений поступает из бака насосной станции через окно B в камеры насоса, — происходит всасывание.
Одновременно камеры, расположенные справа от оси, уменьшают свои объемы, и находящаяся в них жидкость вытесняется через окно H в напорную линию с избыточным давлением — происходит процесс нагнетания.
За один оборот ротора каждая камера совершает один полный цикл, то есть осуществляет всасывание и нагнетание.

Если поместить ротор внутри кольца, которое может перемещаться в корпусе насоса, то можно создать регулируемую гидравлическую машину.
Производительность такого насоса будет зависеть от величины эксцентриситета, а направление движения потока жидкости от направления (вверх или вниз) смещения оси кольца от оси ротора, причем подача насоса будет равна нулю, если е = 0, то есть когда оси ротора и статора совпадают.

Недостатком рассмотренной схемы является значительная по величине и постоянная по направлению нагрузка F на опоры ротора, вызванная разностью давлений ризб и рвак в камерах нагнетания и всасывания.

Теоретическую производительность пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле:

где:
e – эксцентриситет (смещение оси статора насоса по отношению к оси ротора);
R – радиус цилиндрической расточки статора;
z – число пластин;
S и b – толщина и ширина пластин;
n – частота вращения ротора насоса (вала приводного электродвигателя).

Регулируемые пластинчатые насосы однократного действия нашли применение в приводах технологического оборудования с объемным способом регулирования (в том числе и автоматического) скорости гидравлических двигателей, работающих под давлением жидкости до 6,3 МПа.

Принцип работы пластинчатого насоса двукратного действия

Пластинчатый насос двукратного действия (рис. 4) имеет ряд существенных конструктивных и эксплуатационных отличий от насоса однократного действия.
Корпус 1 насоса имеет внутреннюю расточку, профиль которой образован двумя дугами радиусов R и r , а также переходными кривыми, сопрягающими указанные дуги на участках всасывания и нагнетания. Две зоны всасывания B и две зоны нагнетания H расположены в корпусе насоса симметрично друг против друга.
Оси расточки корпуса и ротора 2 совпадают.

Жидкость из зон нагнетания H подведена в кольцевую проточку 3 , из которой она поступает под торцы пластин 4 , поэтому радиальное перемещение пластин и прижим их к профилированной поверхности корпуса производится не только центробежной силой, но и силой давления жидкости.
В некоторых моделях насосов жидкостью поджимают и распределительные диски, расположенные по торцам ротора. Эти конструктивные решения уменьшают внутренние утечки в насосе.

При вращении ротора насоса против часовой стрелки, камеры, расположенные справа от вертикальной оси и ниже горизонтальной оси увеличивают свой объем, давление в них падает до величины меньше атмосферного (создается разрежение) и жидкость из бака поступает в насос — происходит процесс всасывания.
Следующую четверть оборота камеры уменьшают свой объем, пластины оказывают силовое действие на жидкость и вытесняют ее в напорный трубопровод под избыточным давлением — происходит процесс нагнетания.
Таким образом, за один оборот ротора полный цикл работы насоса повторяется дважды, то есть происходит двукратное действие насоса.

Читайте также:  Датчик давления vsk 3000

Из-за диаметрально противоположного размещения рабочих полостей в насосе силы давления жидкости на ротор уравновешены, а опоры ротора разгружены, что является существенным преимуществом по сравнению с ранее рассмотренными конструкциями насосов.

Пластинчатые насосы могут использоваться в режиме гидромотора только в том случае, если в пространстве под пластинами расположены пружины, осуществляющие прижим пластин к корпусу статора. При отсутствии таких пружин насос не является обратимым, и не способен преобразовывать энергию потока жидкости в механическую энергию (т. е. не способен выполнять функции гидродвигателя) .

Теоретическая производительность пластинчатого насоса двукратного действия определяется по формуле:

Qm = 2bn(R – r)[π(R + r) – zS] , м 3 /с (2)

где:
b – ширина пластины;
R и r – соответственно большой и малый радиусы расточки корпуса;
z – число пластин;
S – толщина пластины;
n – частота вращения ротора (вала приводного электродвигателя).

Анализ формулы (2) показывает, что производительность (подачу) данного насоса можно изменять только за счет регулирования частоты вращения вала приводного двигателя, следовательно, сам пластинчатый насос двукратного действия представляет собой нерегулируемую машину.

Достоинства и недостатки шиберных насосов

В сравнении с шестерёнными, пластинчатые гидромашины создают более равномерную подачу, а в сравнении с роторно-поршневыми и поршневыми гидромашинами — конструктивно проще, менее требовательны к загрязнениям рабочей жидкости, и, как следствие, — значительно дешевле в изготовлении и эксплуатации.

Пластинчатые гидромашины широко применяются в системах объёмного гидропривода (например, в приводе металлорежущих станков, системах гидроусилителей рулевого управления автомобилей и т. п.) .
Пластинчатые (шиберные) насосы применяют в приводах технологического оборудования с объемным или дроссельным регулированием скорости гидравлического двигателя при сравнительно высоких давлениях (до 12,5 МПа) .
Эти насосы не на много дороже шестеренных (зубчатых) насосов, отличаются простотой конструкции, компактностью, высоким КПД (до 85%) , допускают эксплуатацию при частотах вращения ротора до n = 30 с -1 . Именно благодаря этим качествам пластинчатые насосы нашли применение в таких ответственных системах автомобилей, как гидравлические усилители рулевого управления.

Источник

Пластинчатые насосы (Шиберные)

Пластинчатый насос – это роторная объемная гидромашина вытеснителями в которой являются две и более лопасти (шиберов). Его часто называют шиберным или роторно-пластинчатым. Имея не плохие характеристики и практичную конструкцию, он завоевал большой спектр применения в различных промышленных секторах. Его конструкция используется в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

  • Используются в различных станках и гидравлических усилителях рулевого управления;
  • Номинальное давление на выходе до 12,5 МПа;
  • КПД до 85 %;
  • Вращающий момент 30 оборотов в секунду;

Устройство

Существуют два вида гидравлических пластинчатых насосов:

  1. Однократного действия – за одно полное вращение вала совершается одно событие забора рабочей жидкости и одно нагнетание. Регулируемые, за счет смещения центра вращения ротора на величину e, относительно центра статора.
  2. Двукратного действия – за полное вращение совершается два события забора жидкости и два нагнетания. Не регулируемы так как центры ротора и статора объединены и не могут быть смещены.

1 – Ротор; 2 – Вал, передающий вращение привода; 3 – Пластины; 4 – Статор (неподвижный корпус насоса) 5 – Распределитель; 6 – Отверстие всасывания в распределителе; 7 – Подвод рабочей жидкости; 8 – Отверстие нагнетания в распределителе; 9 – Линия выдавливания рабочей жидкости;

Как видно на рисунке, в строение пластинчатого насоса входит вращающийся ротор (1), который в свою очередь закреплен на валу (2). Ротор обеспечен специальными выемками – пазами, расположение которых радиально. В пазах располагаются специальные пластины (3). В однотактных роторах происходит смещение центра ротора и статора на величину e. Это делается чтобы при событии вращения основного вала (2) пластины могли вдвигаться и выдвигаться. В двухтактных машинах этот эффект достигается за счет изменения формы статора. К торцевой области ротора, а также и статора прикрепляются распределители (5) с отверстиями в виде серпа. Отверстие (6) соединено с каналом всасывания (7), а отверстие (8) с гидролинией нагнетания (9). Между отверстиями в распределителе присутствуют специальные перемычки (10), задачей которых является обеспечение герметичности частей, отвечающих за втягивание рабочей жидкости и ее нагнетание. Угол ξ > β что обеспечивает изоляцию зон всасывания и нагнетания.

Читайте также:  Артериальное давление 120 после приема

Принцип работы гидравлического пластинчатого насоса

Понять принцип работы пластинчатого насоса можно используя рисунок выше. Вращаясь ротор перемещает пластины. Они в свою очередь под действием центробежной силы или пружины начинают выходить из пазов, плотно жмется к внутренней стенке статора. Благодаря тому, что центр ротора смещен относительно статора, объем рабочей камеры по мере движения растет – это событие всасывания (а). Ротор продолжая движение переходит в фазу уменьшения рабочей камеры – это событие нагнетания (с). Итак жидкость переносится между лопастями из системы всасывания в систему нагнетания.

Теоретическая производительность

Есть два типа насосов однократного и двукратного действия как мы уже определили ранее, по этому и формул по вычислению производительности будет две.

Производительность шиберного насоса однократного действия

Производительность роторно-пластинчатого агрегата однократного действия определяется по формуле:

Как видно из формулы производительность зависит от величины e, которая определяет отклонение оси ротора от оси статора. Из чего следует что, если поместить ротор внутрь кольца, перемещением которого мы сможем управлять, мы получим регулируемый роторно-пластинчатый насос.

Производительность шиберного насоса двукратного действия

Производительность роторно-пластичного устройства определяется по следующей формуле:

Исходя из формулы можно сделать некоторый вывод. Мощность насоса невозможно повысить кроме как увеличением вращений ротора (n). Из чего следует вывод что агрегаты двукратного действия являются не регулируемыми.

Достоинства и недостатки

Сравнение с другими типами насосов:

  • В отличии от шестеренных, роторно-пластинчатые агрегаты производят наиболее равномерную подачу рабочей жидкости;
  • У роторно-поршневых типов пластичные устройства выигрывают тем что требования к загрязнению рабочей жидкости весьма низкие, а конструкция самого агрегата проще и дешевле;

  1. Относительно низкая пульсация выходного потока;
  2. Низкий уровень шума
  3. Регулируемый рабочий объем
  1. Устройство насоса достаточно сложное и плохо ремонтопригодное;
  2. Не большие рабочие давления;
  3. Залипание пластин, случается при низких температурах;
  4. Заклинивание пластин при высоких температурах;

Источник

Шиберный насос: принцип работы

Шиберный насос больше известен как насос пластинчатый, так как его рабочие органы имеют вид плоских или фигурных пластин – шиберов. В 1899 году учёный из США Роберт Блэкмер разработал конструкцию роторного насоса с шиберами. Именно это устройство явилось прототипом современных выдвижных шиберных насосов, имеющих смещённый центр вращения.

Устройство пластинчатого насоса

Основу простой и уникальной конструкции шиберного насоса составляет ротор с пропиленными по кругу через равные промежутки пазами. Вставленные в них пластинки оснащаются выдвижной пружиной. Ротор устанавливается в статор (корпус, гильзу, стакан), имеющий два отверстия: впускное и выпускное. Некоторые конструкции имеют по два таких отверстия, через которые жидкость подаётся в насос и выводится из него.

Принцип работы шиберного насоса

Увеличенное давление на выходе создаётся «вихревым эффектом». То есть смещение оси вращения ротора относительно оси корпуса позволяет пластинам выдвигаться в месте большего просвета и прижиматься к статору центробежной силой.

Насосы с изменяющейся осью смещения используются для регулировки объёма перекачиваемой жидкости.

Преимущества

  • Относительно винтовых или шестерёнчатых насосов КПД пластинчатых значительно выше.
  • Максимально упрощённая конструкция прочна и долговечна. Прочность механизма сводит вероятность сбоев в работе к минимуму.
  • Шиберные насосы позволяют перекачивать абразивные и кристаллизующиеся жидкости: с мягкими включениями до 1 см, с твёрдыми не более 500 микрон.
  • Простая замена пластин при поломке. Для ремонта шиберного насоса не требуется привлечение профессиональных ремонтников, что значительно экономит средства.
  • Корпус (гильза, стакан) насоса и пластины (лопатки) подбираются под перекачиваемое вещество.
  • Для создания вакуума, возможен «сухой» запуск.
  • Некоторые модели предусматривают реверсивный режим, что значительно расширяет область применения шиберных насосов и даёт возможность производству быть многопрофильным.
  • Почти бесшумная работа компактного оборудования не доставляет неудобств работникам. Вибрация пластинчатых насосов относительно других приспособлений ниже примерно на 50%.
  • Экономичное энергопотребление сокращает материальные затраты на обслуживание примерно на 20-30 %. Как следствие снижается себестоимость транспортируемой продукции.
  • Возможно использование в качестве дозатора.
  • Устройство пластинчатых насосов допускает изготовление рабочих деталей из разных материалов для получения определённой устойчивости к химическим веществам, исключения искрообразования, повышения износостойкости, применения в пищевой промышленности и так далее.
Читайте также:  Низкое давление масла расход топлива

Применение

Насосы шиберного типа активно применяются в большом и малом производстве, предполагающем транспортировку продуктов с жидкой или вязкой текстурой. Популярность этих приспособлений обусловлена возможностью полного сохранения рабочей массы: пластинчатый механизм исключает возникновение потерь. Использование насосов шиберного типа значительно повышает объёмы производства или переработки суспензий и вязких масс, при этом являясь максимально безопасным процессом для обслуживающего персонала.

Использование шиберных насосных систем

Шиберные насосы используются для перекачивания различных продуктов:

  • Сырой нефти, битума, мазута, парафина, нефтешлама, консистентных смазок и минеральных масел.
  • Клея, лаков, шпаклёвок, красок, латексных эмульсий, эпоксидных смол и мастик.
  • Кислот, растворителей, чёрного щёлока, жидкого стекла, креозота, каустика, едкого натра.
  • Жира, глицерина, эмульгаторов, жидкого мыла, чернил.
  • Мёда, майонеза, патоки, шоколада, сгущённого молока, растительного масла, кетчупа, сиропов.

И многих других жидких и тягучих масс.

В бытовой технике подобное устройство насыщает газировку углекислым газом и используется в кофемашинах.

У большинства лёгких самолётов привод гироскопических приборов осуществляется этим видом насоса.

Устройство пожарного шиберного насоса

Чтобы повысить технические и эксплуатационные характеристики центробежных насосов, в вакуумных системах пожарных машин устанавливают шиберные насосы. Их автономная работа не вмешивается в конструкцию выхлопной системы автомобиля и может иметь как ручной, так и электрический привод. Более надёжно работают аппараты, изготовленные из устойчивых к коррозии материалов. Так как в рабочем процессе не исключается попадание воды в полость, шиберы могут заедать из-за скопления ржавчины в роторных пазах. Также необходимо тщательно следить за масляной смазкой трущихся элементов, так как используемое масло в процессе работы постепенно выбрасывается наружу, смешиваясь с водой.

Ручной насос

Ручные шиберные насосы используются для перекачивания небольших объёмов жидкости из одной ёмкости в другую. Чаще всего ручные приспособления используются для обеспечения питьевой или технической водой в загородных домах. Ручной насос помогает перекачивать воду из колодца или водоёма при помощи механической силы по разным причинам:

  • При отсутствии электропроводки до места забора воды, а, следовательно, нет возможности пользоваться электрическим насосом.
  • Необходимо небольшое количество воды и непостоянно.

Устройство и применение ручных насосов

Пластинчатые ручные насосы являются маломощной конструкцией, состоящей из длинной трубы с установленным на ней роторно-шиберным насосом. Вода или другая жидкость всасывается из источника (бочки, бака или колодца) путём вращения ручки насоса и передаётся потребителю через кран. Мобильный шиберный насос легко устанавливается и переносится на новое место. Для его использования требуется только шланг.

Ручной шиберный насос может также применяться для перекачивания из бочек различных жидкостей, например, моторных и трансмиссионных масел, дизельного топлива и прочих, чтобы заправлять технику или разливать масла по канистрам.

Как выбрать ручной насос?

Выбирая ручной насос, следует понимать, что такое приспособление способно накачать за минуту около 30-40 литров жидкости. Он незаменим в отдалённых местах при отсутствии возможности пользоваться автоматическими насосами. Шиберный насос пригодится для периодического полива овощных грядок на даче. Но не подходит для долгосрочного применения, например, при подъёме большого количества воды из глубокого колодца. Приобретая ручной насос, следует обращать внимание на его внешний вид: на корпусе не должно быть трещин сколов, некачественных швов. Дольше прослужит более дорогой насос из проверенного временем чугуна. Пользуются популярностью модели из нержавеющей стали и пластика. Быстрее сотрутся клапаны из резины. А латунные или бронзовые прослужат дольше в разы. Поршневые кольца также могут быть чугунными или из кожи и резины, что влияет на срок использования насоса и его цену.

Таким образом, выбор ручного насоса основывается, прежде всего, на предполагаемом объёме потребления воды или перекачиваемой жидкости и целесообразности его использования. А также на прочих его характеристиках.

Источник

Adblock
detector