Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

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.

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

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
Читать также:  Как правильно варить электродной сваркой

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением 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.

Область применения

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

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

Содержание

Шестеренчатые насосы нашли применение во многих отраслях промышленности. Одни из них перекачивают только моторное или турбинное масло, другие предназначены для перемещения горячих смесей, третьи перемещают мазут. Отдельные виды таких насосов изготовлены для откачивания жидкостей из цистерн, а в отдельных случаях, для герметичных систем выпускают шестеренные насосы с торцевыми уплотнениями.

Шестеренчатые насосы, как и поршневые насосы относятся к типу насосов вытеснения.

Особенностью шестеренчатого насоса является вращательное движение тела вытеснения. Жидкость заключенная во впадинах зубцов шестерен, ограниченных снаружи корпусом, при вращении колес перемещается из области всасывания в область нагнетания, а затем выдавливается в рабочую трассу.

Работа шестеренчатого насоса.

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

Принцип работы шестеренного насоса заключается в следующем: при подаче питания на насос в работу вступает ведущая шестерня, которая приводит в движение ведомые элементы. Шестерни входят в зацепление посредствам зубьев.

В результате такого вращательного движения шестерен насоса происходит всасывание жидкости из патрубка и её дальнейшее перемещение в напорную магистраль.

По линии зацепления двух шестерен происходит герметизация области нагнетания от области всасывания. В области всасывания зубья выходят из зацепления и освободившийся объем вновь занимает жидкость.

Процесс является циклическим и повторяется до тех пора пока вращается зубчатое колесо.

Читать также:  Как запитать шуруповерт от сети 220 в

Подача насоса определяется выражением

Q=2 * 3,14 * m2 *z * b * n, где
m – модуль зацепления;
z – число зубьев;
b – ширина шестерни;
n – число оборотов шестерни

Увеличить производительность шестеренного насоса и эффективность перекачки вязких жидкостей можно за счет увеличения числа ступеней или большего числа шестерен, расположенных вокруг ведущей шестерни.

Производители современного насосного оборудования данного типа, помимо этого, стараются увеличить функциональность насоса за счет дополнительных опций. Таких как
Шестерённые насосы с внутренним зацеплениемоборудование насосов нагревательными элементами
Шестерённые насосы с внутренним зацеплениемустановки специальных клапанов.

Устройство шестеренчатого насоса

Основными элементами устройства шестеренчатого насоса являются корпус и закрепленные внутри него шестерни. Одна из шестерен является ведущей. Она приводится в движение внешним приводом. За счет зацепления первая шестерня приводит в движение вторую. Вращаясь вместе, они перемещают жидкость из области всасывания в область нагнетания.

Особый интерес представляют варианты зацепления ведущей и ведомой шестерен

Внутренне зацепление

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

Рабочие шестерни насоса имеют разные размеры и располагаются одна в другой. Внешняя шестерня находится в зацеплении с ведомой внутренней.

Шестерни смещены относительно центра. Благодаря такому эксцентричному расположения сцепление происходит не по всему ободу, а только с одной стороны, противоположная сторона остается свободной с необходимым и достаточным зазором между зубьями.

При вращении шестерен происходит всасывание жидкости внутрь корпуса и выдавливание её в напорную магистраль.

Внешнее зацепление

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

При этом варианте конструкции необходимо наличии двух зубчатых колес одинакового диаметра. Зубчатые колеса должны быть расположены в одном корпусе, но на разных валах.

При работе шестерни вращаются в разных направлениях, в то же время жидкость, попадающая в полости между зубьями, перемещается из всасывающего патрубка в напорную магистраль.

Отличия способов зацепления

Каждый вариант зацепления рабочих элементов шестеренных насосов имеет как преимущества, так и недостатки.

Шестеренчатые насос для перекачки сред с внешним зацеплением более просты в конструкции и надежнее в эксплуатации, кроме того их стоимость существенно ниже.

Насосы с внутренним зацеплением обладают несколько более сложной конструкцией, но благодаря такому расположение рабочих элементов более компактны и зачастую только они могут быть установлены ввиду небольших размеров рабочей полости.

Шестеренчатый насос относится к типу насосов вытеснения. Для составления мнения об этом типе насосов прочитайте статью о винтовых насосах.

Маркировка

Насос шестеренчатый для перекачки жидкости является стандартизированным агрегатов, поэтому в его обозначении используется маркировка. Каждый производитель использует свою маркировку. Предлагаем Вам для примера один из вариантов.

Сначала идет буквенная маркировка:
НШ – Насос шестерёнчатого типа;
М – рабочей средой является масло;
Ф – крепление происходит по фланцевому типу

За ней цифровая, через тире каждая по порядку:
1 цифра — рабочая подача (литров на 100 оборотов);
2 цифра — максимальное давление шестеренчатого насоса (кг/см2);
3 цифра — номинальная подача агрегата (м3/час);
4 цифра — номинальное давление на выходе из рабочей камеры (кг/см2)

Следующая буква — это обозначение материала, из которого изготовлена внутренняя часть рабочей камеры насоса (может быть не указана):
Ю – Алюминиевые сплавы;
Б – Бронза;
К – Сталь нержавеющая;
Без обозначения — изготовлена из чугуна;

В маркировке может быть указана сторона вращения вала ротора.
Л- вращение в левую сторону
П – вращение в правую сторону

Читать также:  Фрезы по металлу для ручного инструмента

Пример маркировки: шестеренчатый насос типа НМШ 8-30 6/3 Б

НШ М -Означает что это шестеренный насос, он использует масло в качестве рабочей среды, рабочая подача 8 литров, максимальное давление 30 кг/см2.

Номинальные рабочие параметры: подача в 6 кубическим метров в час, номинальное давление на выходе из рабочей камеры 3 кг/см2; проточная часть изготовлена из бронзы.

Шестеренчатый насос для масла

Масляные шестеренные насосы применяются для перекачивания суспензии и других тягучих жидкостей. Во многом благодаря такому типу конструкции и обусловлена область применения этих насосов. Шестерни, входя в зацепление посредствам зубчатых элементов, проталкивают масло в нужном направлении, не позволяя ему возвращаться обратно.

Шестеренчатые насосы для масла отличаются высокой производительностью и надежностью, приемлемой ценой и большим ресурсом работы.

Масляный насос нашел кроме того широкое применение в двигателях внутреннего сгорания. Он обеспечивает своевременную смазку поверхностей, защищая их от трения. В промышленности такие насосы устанавливаются в станках. Насосы начинают работать при запуске станка, одновременно обеспечивая узлы станка смазкой.

Для вязких жидкостей

Шестеренчатые насосы используются для перекачивания вязких жидкостей, таких как: клей, сиропов, смол, химикатов, полимеров, мазутов, битума и т.д.

Благодаря своим преимуществам, описанным ниже, такие агрегаты находят широкое применение не только на промышленных объектах, но и в дорожном строительстве.

Преимущества и недостатки шестеренчатого насоса

Шестерённые насосы с внутренним зацеплением

Огромным преимуществом шестеренчатых насосов является простота конструкции и невысокая стоимость изготовления.

Так же насосы являются очень компактными, надежными, обеспечивают высокий КПД.

Благодаря конструкции в насосе отсутствуют элементы подверженные неуравновешенному действию центробежных сил.

Шестеренчатые насосы практически не нуждаются в смазке, поскольку эту роль выполняет перекачиваемая вязкая среда. С другой стороны, если рабочей средой является не вязкая среда, например, вода, то ресурс работы насоса резко снижается.

Существенным недостатком шестеренчатого насоса являются пульсации на выходе из насоса, вызванные неравномерной подачей. Пульсация потока приводит к скачкам давления, что сопровождается повышенным шумом и вибрацией.

При работе шестерен возникает постоянная по направлению и большая по величине нагрузка на опоры рабочих шестерен. Эта сила так же снижает долговечность работы насоса.

Видеоматериалы

Область применения шестеренчатого насоса по величине давления нагнетания ограничивается предельным значением нагрузки на подшипники осей шестерен. Обычно давление нагнетания шестеренчатых насосов не превосходит 20 кг /см2. Шестеренчатые насосы широко применяются в системах смазки машин, а так же для перекачивания вязких жидкостей: масла, нефти, мазута и т.д.

Шестеренный насос внешнего зацепления – объёмный насос, принцип действия которого основан на синхронном вращении в противоположном направлении двух шестерён одинакового размера. Шестерёнчатые насосы с внешним зацеплением используются для перекачивания чистых жидкостей средней и высокой вязкости с высоким давлением. При использовании шестерённых насосов для перекачивания чистых смазывающих жидкостей достигается их максимальный срок службы. Применение шестерёнчатого насоса с внешним зацеплением обосновано в пищевой, химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *