Шестеренные насосы

Наиболее распространенным типом роторного насоса является в настоящее время шестеренный, который имеет своим прототипом машину, созданную Лейрехоном. Шестеренный насос – это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих передачу момента с ведущего звена на ведомое. Различают шестеренные насосы с внешним и внутренним зацеплением.

Насосы с внешним зацеплением обычно выполняются в виде пары одинаковых зубчатых колес с эвольвентным зацеплением, заключенных в плотно охватывающий их корпус – статор. Ротором считается ведущее колесо, вытеснителем – ведомое. Во всасываемой (приемной) полости насоса жидкость заполняет собой впадины между зубьями обеих шестерен, а затем происходит замыкание (изоляция) этих объемов и перемещение их по дугам окружностей в напорную (отдающую) полость насоса.

Рис. 3.14. Современный шестеренный насос наружного зацепления

В процессе зацепления каждый зуб каждой шестерни входит в соответствующую ему впадину и вытесняет при этом из нее жидкость. Так как объем впадины больше объема зуба, то в месте зацепления некоторое количество жидкости возвращается обратно во всасывающую полость. Таким образом, функцию вытеснения жидкости в данном насосе выполняют обе шестерни, т. е. ротор и вытеснитель одновременно, а рабочими камерами в насосе являются впадины между зубьями.

Идеальная (теоретическая) подача шестеренного насоса в секунду может быть выражена через его характерные размеры, если предположить, что насос подает непрерывный слой жидкости толщиной, равной высоте зуба h и шириной b со скоростью u, равной окружной скорости вращения колес на начальной окружности, т. е.

где S – площадь поперечного сечения слоя, равная hb;

h – высота зуба, принимаемая равной 2m;

D_H.O диаметр начальной окружности колес, D_H.O = mz;

n – частота вращения в минуту.

Для уменьшения габаритов выгодны колеса с малым числом зубьев и большим модулем. Однако уменьшение числа z влечет за собой увеличение неравномерности (пульсации) подачи. На практике применяют шестеренные насосы с числом зубьев z=8?15, чему соответствуют примерные значения коэффициента неравномерности s=0,22?0,14. Для повышения герметичности, а, следовательно, и напороспособности насоса его шестерни обычно выполняют с перекрытием зацепления, т. е. так, что угол поворота, соответствующий контакту двух зубьев, превышает угловой шаг 2п/z. При этом в процессе зацепления в контакте могут находиться одновременно две пары зубьев. Объем жидкости между ними оказывается запертым и переменным по времени. Для устранения местных перегрузок используют различные конструктивные решения.

Достоинства шестеренных насосов заключаются в простоте их изготовления и надежности работы. Недостатки: большая неравномерность подачи, невозможность получения давлений свыше 150–200 бар и невозможность регулирования рабочего объема насоса. Последнее обстоятельство заставляет снабжать шестеренные насосы переливными (и/или предохранительными) клапанами.

Шестеренные насосы с внутренним зацеплением являются более компактными, чем с внешним зацеплением, но обладают значительно меньшей напороспособностью. Они не могут создавать давление более 50, 70 бар даже при изготовлении с минимальными зазорами.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.