Шестеренный насос с внутренним зацеплением

Содержание

Шестеренчатые насосы применяются для перекачки жидкостей различной вязкости: масла, нефтепродукты, химические жидкости, краски и др.

Классификация

Шестеренчатые насосы по конструктивному исполнению зубчатых колес могут быть:

  1. с внешним зацеплением
  2. с внутренним зацеплением.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением шестерен

В насосы с внешним зацеплением устанавливаются цилиндрические шестерни с прямыми, косыми или шевронными зубьями, которые являются основным рабочим органом.

Косозубые или шевронные зубья устанавливаются для уменьшения шумности работы, а также уменьшения негативных сил, влияющих на работу насоса.

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением шестерен

Насосы с внутренним зацеплением шестерен представляют собой двойную систему роторов (шестерен) — наружная и внутренняя.

Наружная с внутренним зубчатым венцом, внутренняя — с внешним установлены в корпусе насоса с определенным экцентриситетом находятся в зацеплении. Одна из шестерен является приводной, как правило, внутренняя. Перекачка жидкости происходит по тому же принципу, что и при внешнем зацеплении.

Насосы с внутренним зацеплении более компактны, но из-за сложности производства уступают насосам с зубчатыми колесами с внешним зацеплением, а кроме того, внутреннее зацепление, в виду конструктивных особенностей, позволяет работать только при небольших давлениях (до 14 МПа).

Принцип работы

В корпусе насоса имеются две шестерни: ведущая и ведомая, которые находятся в постоянном зацеплении. Ведущей шестерни вращение передается через ведущий вал от привода насоса (электродвигателя). Вращение шестерен 2 и 3 по часовой стрелке создает периодическое разряжение со стороны всасывания в полости А. Из-за разности давлений жидкость начинает поступать полость А и далее во впадинах зубьев шестерен переносится в полость нагнетания Б.

Технические характеристики

Основными техническими характеристиками насосов являются:

  • рабочий объем, см 3 — тот объем жидкости, который вытеснят шестерни за один оборот;
  • подача, л/мин — какой объем жидкости вытеснит насос за единицу времени (производительность насоса);
  • вакуумметрическая высота всасывания, м — характеристика показывает максимальную высоту, на которую можно установить насос относительно уровня жидкости. Если в технических характеристиках указано, что вакуумметрическая высота всасывания составляет 3 метра, то это говорит, что расстояние от уровня жидкости до оси входного отверстия не должна превышать 3 метра. При превышении данного значения насос не будет засасывать жидкость из-за отсутствия разности атмосферного давления и во всасывающей камере;
  • давлением на выходе;
  • объемный КПД ηо — также его называют коэффициентом подачи) насоса nо – объемные потери (утечки насоса), происходящие из зазоров между частями насоса или уплотнения. Этот параметр не допускает наружных утечек (если они присутствуют, то необходимо провести инспекцию уплотнений). Утечки зависят от зазоров между частями, перепада давления в зазорах, вязкости жидкости. В технической документации вместо вакуумметрической высоты всасывания указывают давление на входе насоса – то разряжение, созданное во всасывающей камере. Отсюда возникают рекомендации о сокращении длины всасывающих трубопроводов при установке насосов: уменьшение длины приводит к уменьшению потерь энергии на всасывание. Поэтому рекомендуют монтировать насосы на гидробаке или целиком погружают в жидкость;
  • гидромеханический КПД η г.м. — потери из-за сил трения между слоями жидкости, жидкости о стенки трубопровода, движущихся деталей в самом насосе;
  • полный КПД η п — совокупность объемного и гидромеханического КПД. Зависимость полного КПД от нагрузки не линейная и имеет при определенном давлении оптимальное значение nп.опт
  • номинальная мощность
  • крутящий момент

Зависимость КПД насоса от давления нагрузки

Достоинства и недостатки

Основными преимуществами шестеренчатых насосов являются:

  • дешевизна
  • простота и компактность конструкции
  • высокий КПД (порядка 90%)
  • не высокие требования к частоте жидкости (способны работать с включениями до 100 мкм)
  • широкий диапазон вязкости жидкостей
  • малые габариты и масса
  • отсутствие необходимости смазки движущихся частей насоса.

Недостатки можно отметить следующие:

  • высокая чувствительность к увеличению зазоров между шестернями и корпусом и значительное понижение объемного КПД при повышении температуры рабочей жидкости.
  • в типовых шестеренных насосах увеличение торцового зазора на 0,1 мм вызывает понижение объемного КПД на 20%. Шестеренные насосы, рассчитанные на высокое давление рабочей жидкости, для повышения объемного КПД снабжены устройствами автоматической компенсации торцового зазора между шестернями и крышками, а также разгрузки подшипников шестерен, работающих в тяжелых условиях из-за значительного радиального давления. Для увеличения подачи в некоторых конструкциях шестеренных насосов с одной ведущей шестерней устанавливают несколько ведомых.
  • подача пульсирующего потока в систему, что приводит к колебаниям давления, повышенному шуму и неравномерной работе исполнительных органов.
  • не регулируемые, т.е. имеют постоянную подачу, которую нельзя регулировать. Чтобы обеспечить регулирование, то привод насоса подключают к двигателю с переменной частотой вращения. Для увеличения подачи жидкости в таких насосах или организовать несколько потоков, то производят двух или многосекционные насосы. Каждый поток может обеспечивать различную величину подачи.
Читайте также:  Полезные самоделки и приспособления своими руками видео

Область применения

Шестеренные насосы применяются в строительстве, нефтехимической, пищевой промышленностях. Служат для перекачки нефтепродуктов, масла, красок и других жидкостей.

За перемещение материалов в жидком состоянии отвечают различные типы насосов. Модификации различаются по параметрам давления на выходе, габаритам, производительностью в целом. При наружном использовании размеры не имеют значения, однако при использовании при ограниченном пространстве, в особенности под капотом автомобиля, имеют большую роль. Наиболее распространенный вид гидравлического механизма для различных жидкостей является шестеренчатый насос.

Общее описание и назначение шестеренчатых насосов

Перемещение жидкостей по магистралям различного типа происходит использованием гидравлических насосов. Существует три основные категории устройства:

Области применения шестеренчатого насоса являются среды, имеющие необходимое стабильное давление. Устанавливается система основным способом на автомобили, для перекачки масла и гидравлических составов. Шестеренчатый насос способен длительно обеспечивать всю систему необходимым давлением, практически не перегревается. Бесперебойная подача масла необходима для сохранения ресурса трущихся деталей, долговечной работы двигателя.

Шестеренчатый насос омывателя заднего стекла

В автомобилях, комплектующихся картером сухого типа, оборудованным дополнительным масляным баком, механизм отвечает за перегон жидкости из одной емкости к другой. Шестеренные насосы для масла используется для прогона масла за счет системы, состоящей из двух элементов. Первая шестеренка стабильно закреплена на валу, вторая именуются ведомой, находится при постоянном контакте с первым элементом. Нагнетание жидкости происходит за счет конструкции зубьев, они выполняют роль лопастей, захватывают масло.

Шестеренчатые механизмы подразделяются на два основных вида. Конструкция, имеющая внутреннее зацепление применяется при системах, где необходима компактность, надежность и высокая производительность. Разновидность насосов зацеплением наружного типа обладают более простой конструкцией, повышенной мощностью, однако имеют большие габариты.

Кроме автомобильной промышленности, шестеренчатые установки имеют крупную область применения. Существуют различные категории, различающиеся по уровню давления, от низкой до высокой системы оценки. Системы низкого давления рассчитаны на мощность до 5 бар, используются для перекачки изделий густого состава, средние – рассчитаны до 30 бар, применяются в гидравлических системах станков. Насосы высокого давления обладают производительностью до 70 бар, применяются некоторыми типами промышленного оборудования.

Принцип работы

Основной принцип нагнетания масла происходит образованием вакуума, за счёт движения шестеренок. Конструкциями применяется две шестеренки, одна из которых имеет приводной вал, соединяется ведомой шестерней. Вращение элементов происходит в разные стороны, поэтому местом сцепления производится всасывание и нагнетание жидкости. При процессе происходит забор состава в полость, после этого переход к области нагнетания и трубопровод. Шестеренный насос исключает обратную течь жидкостей, по причине плотного расположения зубьев между собой и корпусом.

Принцип работы внутреннего шестеренчатого насоса состоит по тому же принципу, но имеет некоторые отличия. Привод вращает ведущую шестеренку, внешнее соединение, соприкасаемое корпусом. Процесс всасывания выполняется созданным вакуумом, для предотвращения текучки масла в обратную сторону установлен серповидный уплотнитель, который играет роль клапана. Работа шестеренчатого насоса регулируется параметрами оборотов вала, максимальное давление может быть выставлено клапаном.

Технические характеристики

Принцип работы состоит из работы множества элементов, которые имеют различные характеристики. Для более полного понятия работы шестеренного насоса, важно изучить конструкцию, основные составляющие:

  1. Рабочий объем измеряется кубическими сантиметрами, показатель основывается на объеме жидкости, выдаваемой за полный оборот вала.
  2. Вытеснение измеряется в литрах за минуту, этот параметр также именуется производительностью механизмов.
  3. Параметр установки корпуса принимающей станции относительно подающей жидкости именуется вакуумметрической высотой. Следует внимательно изучить параметр, т.к. при рекомендуемой высоте не более двух метров, шестеренчатый механизм не будет выдавать требуемого давления при превышении данного параметра. Обуславливается воздействием атмосферного давления во всасывающей камере и окружающей среде, а также мощностью электропривода.
  4. Объемный КПД отвечает за параметр коэффициента подачи. Допустимые утечки из зазоров, соединений насоса, которые могут присутствовать из-за изношенных уплотнителей внутри корпуса. Шестеренчатый насос рекомендуется устанавливать, как можно ближе к емкости, чтобы избежать потери энергии на всасывание. Давление на входе может быть понижено по причинам слишком длинного соединения.
  5. КПД гидромеханического типа указывает на потери вследствие трения масел о корпус насоса, последующие соединения.

Конструкция шестеренчатого насоса

Существуют основные параметры, такие как крутящий момент, номинальная мощность. Насос подбирается при соответствии поставленным задачам, мощность должна быть установлена с небольшим запасом, во избежание перегревов, поломки трущихся частей.

Классификация

Шестеренчатые насосы различных категорий распространены в химической, пищевой, строительной промышленностях.

Основным назначением является перекачка смазочных материалов или охлаждающей жидкости.

Зубчатый насос может подразделяться на виды конструкций, имеются шестерни внешним и внутренним зацеплением. Каждая из систем имеет отличительные стороны, достоинства и недостатки.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением

Конструкция агрегата внешнего типа сцепления шестерен подразумевает постоянное соприкосновение деталей. Шестерни на корпусе вала могут быть расположены разным соотношением, имеются три основных типа:

  • шевронная шестерня;
  • цилиндрическая форма с косыми зубьями;
  • прямая цилиндрическая форма зубьев.
Читайте также:  Какой пилкой для лобзика пилить фанеру

Шевронные типы шестерен выдает более гладкий, плавный поток состава на выходе, как и косозубые разновидности. Поэтому большинство выбирает именно такой тип зубьев при покупке, прямая цилиндрическая форма считается устаревшей. Скорость вращения вала у шестеренчатых механизмов малой производительности варьируется от 1700 до 3500 об/мин. Для более производительных, крупногабаритных модификаций допускается скорость около 700 об/мин.

Шестеренный насос с внешним зацеплением

Конструкция, не имеющая внутри зазоров между корпусом и шестернями, позволяет производить модели повышенной мощности. Этот параметр дает возможность широко использовать насосы при различных гидравлических конструкциях. Материалы при изготовлении подбираются в соответствии с коррозийными параметрами деталей. Наиболее часто встречаются конструкции из чугуна с нержавеющими внутренними элементами.

Достоинства и недостатки насосов с внешним зацеплением

Любая система имеет положительные, отрицательные стороны. Для шестеренчатых внешнего зацепления можно выделить следующие преимущества:

  • высокое выходное давление;
  • работа с жидкостями высокой вязкости;
  • перегрузки исключены, за это отвечают подшипники, установленные с двух сторон на каждом валу;
  • различные материалы исполнения позволяют использовать установку со всеми составами;
  • относительно бесшумная работа, возможное сопряжение с дозирующими контроллерами.

Недостатками можно выделить, что не допускается работа без определенной нагрузки, необходимо исключить попадание твердых субстанций во избежание заклинивания и излома привода. Также данные конструкции не применяются к составам низкой вязкости.

Насосы с внутренним зацеплением шестерен

Отличительной чертой шестеренчатых конструкций внутреннего зацепления является работа с материалами различной вязкости. Применяется при нагнетании как легко текущих материалов, так и тягучих жидкостей. Диапазон вязкости варьируется от 1 до 100000 сПз, что делает устройство универсальным. Температурные показатели могут достигать до 400 градусов, что позволяет использовать насосы при горячем или химическом производстве.

Составляющая часть изделия отличается наличием уплотнителя вала, встроенным предохранительным клапаном. Принцип действия состоит в передаче движения по шестерне, передаваемого на вал привода. Между шестернями возможно регулировать зазор, что помогает подбору необходимого режима работы, избегания перегрузок.

Насос с внутренним зацеплением

Основной принцип работы:

  • Через подающую трубку происходит поступление жидкости к полости между шестерней и ротором.
  • Прогон происходит между зубьями шестерней, вставка в виде полукруга обеспечивает защиту от перелива.
  • Проточная часть гидравлического механизма всегда заполнена жидкостью в процессе работы. Вытесняется жидкость путем полностью стыкованных зубьев ротора, которые уплотнены вставками.

Положительные стороны внутренней сцепки

Конструкция внутреннего зацепа зубьев имеет ряд преимуществ, по сравнению с внешним типом устройства с высокой производительностью. Основные из них:

  • одно уплотнение вала, два подвижных элемента имеют преимущество при сервисном обслуживании;
  • перекачка туго вязких материалов;
  • отсутствие пульсаций при работе;
  • предоставление выбора зазора между зубьями, что позволяет работать материалами разной плотности.

Принцип работы насоса с внутренним зацеплением для вязких жидкостей

Недостатками можно отметить низкую производительность шестеренного насоса, повышенную чувствительность к твердым составам. Нахождение подшипника в погружаемой среде может отрицательно сказываться на антикоррозийных свойствах материала.

Типы уплотнения вала насоса

Имеются различные уплотнения вала шестеренчатого механизма, каждое из них применяется в соответствии с конструкцией, типом прогоняемой жидкости.

Встречаются следующие типы уплотнений:

  • сальниковое или манжетное уплотнение, изготавливается из маслостойких разновидностей резины;
  • уплотнение торцевого типа, газовая разновидность.

Газодинамические и магнитные муфты применяются в бесконтактной среде, что повышает прочность, надежность соединения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Шестеренчатый или шестеренный насос это насос объемного типа. Широкое распространение данные насосы получили при работе с вязкими продуктами, такими как различные типы нефтепродуктов, масла, топлива и.т.д. Выделяют два основных типа шестеренчатых насосов: насосы с внешним зацеплением и насосы с внутренним зацеплением.

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением

Шестеренчатый насос с внешним зацеплением часто использует в качестве смазочных насосов в станках, в силовом оборудовании и в качестве масляных насосах в различных типах двигателя.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами данного насоса являются шестерни, которые находятся в постоянном зацеплении. Шестерни в насосе могут располагаться, как в один ряд так и в два. Зубья шестерен имеют различные формы:

— прямозубая цилиндрическая форма

— косозубая цилиндрическая форма

Косозубые и шевронные шестерни обеспечивают наиболее плавный поток, чем прямозубые. Хотя у всех указанных типов жидкость перекачивается довольно гладко, без пульсаций. На большие производительности чаще используют косозубые и шевронные колеса.

Шестеренчатые насосы с небольшой производительностью обычно работают на скорости 1750 или 3450 об/мин. У насосов с большим типоразмером шестерни вращаются со скоростью порядка 650 об/мин.

Между рабочими органами насоса и корпусом практически нет зазоров. Вал насоса поддерживается с обеих сторон. Все это позволяет производить шестеренчатые насосы высокого давления до 200 бар. Поэтому насосы широко применяются в гидравлических системах

В устройстве шестеренного насоса с внешним зацеплением можно выделить следующие основные элементы:

Схема шестеренного насоса с внешним зацеплением

  • Ведущая шестерня
  • Ведомая шестерня
  • Вал насоса, соединенный с приводом
  • Система уплотнения вала
  • Задний подшипник (втулка)
  • Передний подшипник (втулка)

Принцип работы шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ведущая шестерня передает это движение ведомой. Шестерни вращаются соответственно в противоположные стороны.

Читайте также:  Обозначение экранированного кабеля на схемах подключения

  1. Когда шестерни выходят из зацепления они создают разряжение с всасывающей стороны насоса. Перекачиваемая жидкость течет в образовавшуюся полость и захватывается зубьями шестерни.
  2. Среда перемещается в карманах между зубьями, вдоль внутренней части корпуса насоса. Между самими шестернями жидкость не проходит.
  3. Благодаря зацеплению зубьев шестеренчатых колес жидкость под давлением выталкивается в напорный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Основные элементы шестеренчатых насосов внешнего зацепления могут быть выполнены из самых различных материалов для обеспечения необходимой коррозионной стойкости, как при работе с неагрессивными жидкостями, так и при перекачке таких сред как кислоты. Чаще всего данный тип насосов встречается с исполнением корпуса и основных вращающихся элементов из чугуна.

Можно выделить следующие основные материалы:

Проточная часть насоса: Шестерни Упорные втулки
· Серый чугун · Углеродистая сталь · Графит
· Ковкий чугун · Нержавеющая сталь · Бронза
· Углеродистая сталь · Дуплекс · Карбид кремния
· Нержавеющая сталь · PTFE
· Дуплекс · Композитные материалы PPS
· Композитные материалы (PPS, ETFE)

Типы уплотнения вала насоса

  • Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
  • Манжетное уплотнение
  • Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

  • Перекачка высоковязких жидкостей
  • Высокое давление
  • Нет перегрузок на валу из-за подшипников с двух сторон
  • Тихая работа
  • Широкий выбор материалов
  • Возможность использовать в качестве дозировочных
  • Реверсивный насос

Недостатки:

  • Четыре упорных подшипника располагаются в перекачиваемой среды
  • Недопустимо попадание твердых включений
  • Не эффективны при работе с жидкостью с низкой вязкостью
  • Недопустима работа «в сухую»

Области применения

Шестеренчатые насосы внешнего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности.

  • Энергетика
  • Нефтяная и газовая промышленность
  • Химическая промышленность
  • Гидравлические системы
  • Машиностроение
  • Пищевая
  • Фармацевтическая
  • Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса :

  • Перекачка топлива и смазочных масел
  • Дозирование присадок и полимеров
  • Перекачка хим. реагентов
  • Работа в гидравлических системах
  • Микродозирование

Основные производители

  • Viking http://www.vikingpump.com
  • Zeilfelder http://www.zeilfelder-pumpen.com/
  • Verder https://www.verderliqu >Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны. Они часто используются как для жидкостей с низкой вязкостью, такие как растворители, бензин и.т.д. Так же они прекрасно работают с высоковязкими жидкостями, например битум, клей, жидкое стекло, присадки, шоколад. Насосы могут работать в широком диапазоне по вязкости: от 1 до 1 000 000 сПз.

Помимо этого насос может перекачивать жидкость с очень высокой температурой до + 400 ˚С. Это достигается за счет настраиваемого зазора между зубьями ротора и корпуса насоса в зависимости от температуры и вязкости.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами шестеренного насоса с внутренним зацеплением является ротор и ведомое колесо, которые работают по принципу «шестерня в шестерне». В устройстве данного типа шестеренчатого насоса также можно выделить следующие элементы:

Схема шестеренного насоса с внутренним зацеплением

  • Ведомая шестерня
  • Ротор
  • Система уплотнения вала
  • Всасывающий патрубок
  • Нагнетательный патрубок
  • Встроенный предохранительный клапан

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ротор передает это движение ведомой шестерне.

  1. Жидкость поступает через всасывающий патрубок в образовавшуюся полость между ротором (внешняя шестерня) и ведомой шестерней (внутренняя шестерня).
  2. Жидкость проходит через насос между зубьями ротора и ведомой шестерни. Специальная вставка по форме полумесяца разделяет жидкость и действует как уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубком.
  3. Перед вытеснением жидкости из напорного патрубка проточная часть насоса практически полностью заполнена жидкостью. Ротор и ведомое внутреннее колесо образуют полностью запертые уплотненные карманы, в которых и транспортируется жидкость. Затем шестерни повторно зацепляются и тем самым выдавливают жидкость в нагнетательный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Проточная часть насоса: Роторы и ведомые шестерни Упорные втулки
· Серый чугун · Серый чугун · Карбид вольфрама
· Ковкий чугун · Ковкий чугун · Бронза
· Углеродистая сталь · Углеродистая сталь · Карбид кремния
· Нержавеющая сталь · Нержавеющая сталь · Керамика
· Дуплекс · Дуплекс
· PTFE

Типы уплотнения вала насоса

  • Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
  • Манжетное уплотнение
  • Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое бесконтактное уплотнение)
  • Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

  • Только два подвижных элемента
  • Только одно уплотнение вала
  • Перекачка высоковязких жидкостей
  • Работа без пульсаций
  • Низкий NPSHr
  • Настраиваемый зазор между зубьями и корпусом
  • Широкий выбор материалов
  • Реверсивный насос
  • Простое обслуживание

Недостатки:

  • Чувствителен к твердым включения
  • Ограничение по давлению
  • Подшипник постоянно находится в перекачиваемой среде
  • Внешняя радиальная нагрузка на вал

Области применения

Шестеренчатые насосы внутреннего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности

  • Нефтяная и газовая промышленность
  • Химическая промышленность
  • Пищевая
  • Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса:

  • Перекачка топлива и смазочных масел
  • Производство полимеров и эластомеров
  • Производство спиртов и растворителей
  • Перекачка битума, гудрона, смолы
  • Пищевые продукты
  • Краски, клей
  • Мыльные растворы
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector