Пластинчатый насос гидравлический: Пластинчатая гидромашина — Википедия – Пластинчатый насос (Шиберный): устройство, принцип работы

Содержание

Пластинчатый насос (Шиберный): устройство, принцип работы

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.

Пластинчатый насос

Пластинчатый насос

Технические данные:

  • 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.
Схема устройства однотактного и двухтактного насосов.

Схема устройства однотактного и двухтактного насосов.

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.

Принцип работы гидравлического пластинчатого насоса

Принцип работы пластинчатого насоса

Принцип работы 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.

Принцип работы пластинчатого насоса

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:

Производительность роторно-пластинчатого насоса однократного действия

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:

Производительность роторно-пластинчатого насоса двукратного действия

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;

Вид насоса в сборке

Общие достоинства:

  1. Относительно низкая пульсация выходного потока;
  2. Низкий уровень шума
  3. Регулируемый рабочий объем

Общие недостатки:

  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;

Пластинчатые насосы принцип действия

Что такое пластичный насос? Какие типы пластинчатых насосов применяются на производстве? Какова конструкция пластинчатых насосов?

Обычно применяются два типа пластинчатых насосов:

  • одинарного действия
  • двойного действия

Обе конструкции имеют одинаковые основные узлы, они состоят из ротора и пластин.

Пластины в роторе могут перемещаться в радиальном направлении. Различие между двумя указанными типами заключается в форме внутренней поверхности статора, которая ограничивает перемещение пластин.

Рис. 1. Основной комплект пластинчатого насоса, содержащий ротор и пластины

Пластинчатые насосы двойного действия

Рис. 2. Пластинчатый насос двойного действия

Кольцо или статор имеет внутреннюю поверхность овальной формы. Благодаря этому каждая пластина за один оборот вала осуществляет два такта. Камеры вытеснения образуются ротором, двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора и боковыми распределительными дисками.

Рис. 3.

В зоне с наименьшим зазором между ротором и статором (Рис. 3) объем камеры вытеснения (рабочей камеры) минимальный. Поскольку пластины постоянно прижимаются к внутренней поверхности статора, обеспечивается достаточная герметизация каждой из камер. При дальнейшем повороте объем камеры увеличивается и в ней возникает разрежение. В этот момент рабочая камера через прорези бокового распределительного диска соединена с всасывающей линией, и жидкость поступает в рабочую камеру.

Рис. 4

Максимальный объем рабочей камеры достигнут (Рис. 4), и ее соединение с всасывающей линией прерывается.

Рис.5

При дальнейшем повороте ротора объем рабочей камеры уменьшается (Рис. 5). Через прорезь бокового распределительного диска рабочая жидкость направляется в напорную линию.

Этот процесс реализуется дважды на каждый оборот вала.

Рис. 6 Пластинчатый насос двойного действия

Рис. 7

Для обеспечения гарантированного прижима пластин к статору задние торцовые поверхности пластин в зоне нагнетания нагружаются полным рабочим давлением.

Усилие прижима пластины к статору определяется произведением рабочего давления на площадь торцовой поверхности. При определенном давлении в зависимости от смазывающих свойств жидкости возможно нарушение масляной пленки между пластиной и статором, что ведет к ускоренному износу. Для снижения прижимной силы пластинчатые насосы, работающие при давлении свыше 150 бар, комплектуются двойными пластинами.

Рис. 8

Рис. 9

Через фаску или канавку находящаяся под давлением жидкость из задних торцовых камер подводится в пространство между кончиками пластин, причем площадь РА1 меньше, чем FA.
В результате прижимная сила в значительной степени компенсируется.

Пластинчатые насосы одинарного действия

Здесь движение пластин ограничивается статором с цилиндрической внутренней поверхностью. За счет эксцентричного расположения статора по отношению к ротору обеспечивается изменение объемов рабочих камер. Процесс заполнения рабочей камеры (всасывание) и вытеснения (нагнетание) в принципе идентичен процессу для пластинчатых насосов двойного действия.

Рис. 10. Пластинчатый насос

Рис. 11 Пластинчатый насос одинарного действия. Принцип действия

Регулируемые пластинчатые насосы

Регулируемые пластинчатые насосы прямого управления (Рис. 12)

Для данных насосов положение статорного кольца можно изменять тремя регулирующими устройствами:

  • Регулировочным винтом (1) ограничения максимальной подачи.

    Эксцентриситет статора напрямую определяет подачу насоса.

  • Винтом (2) регулирования вертикального положения опоры.

    Изменение положения статора в вертикальном направлении напрямую определяет уровень шума и динамику насоса.

  • Винтом (3) регулирования максимального давления.

    Величина предварительного натяжения пружины определяет максимальное значение рабочего давления.

Процесс подачи этого насоса уже был описан в разделе «Пластинчатые насосы одинарного действия»

В зависимости от сопротивления в гидросистеме создается определенное давление, которое действует в насосе (красная зона) и нагружает внутреннюю поверхность статора (см. вектор силы F

p). Если разложить вектор силы на вертикальную и горизонтальную составляющие, то в результате получится сравнительно большая сила Fv, нагружающая винт (2), и небольшая сила (Fh), противодействующая пружине. Пока усилие пружины Ff больше, чем сила Fh, статор остается в указанном положении максимального эксцентриситета.

Если давление в гидросистеме возрастает, сила Fp увеличивается, и соответственно возрастают силы Fv и Fh.

Если сила Fh превосходит усилие пружины Ff, статор смещается из эксцентричного положения практически в концентричное. Уменьшение объема рабочих камер происходит до тех пор, пока подача насоса не станет практически равной нулю. При этом подача насоса равна величине внутренних утечек, а давление поддерживается на заданном уровне. Величина давления может изменяться напрямую путем регулирования натяжения пружины.

Регулируемые пластинчатые насосы с функцией нулевого хода (Q = 0) при достижении максимального давления всегда имеют дренажную линию из корпуса. Через эту линию отводятся внутренние утечки из зоны высокого давления (отмечена красным цветом) в корпус (синий цвет).

Сливающееся в дренажную линию масло отводит тепло, выделяющееся из-за трения, а также обеспечивает смазку внутренних частей.

Рис. 12 Регулиремый пластинчатый насос прямого управления

Регулируемый пластинчатый насос непрямого управления с настраиваемой подачей

Основной принцип действия насосов идентичен насосам прямого управления; отличие заключается лишь в механизмах регулирования.

Вместо одной или двух нажимных пружин движением статора здесь управляют находящиеся под давлением установочные поршни.

Два установочных поршня имеют различные диаметры (отношение площадей 2:1).

Рис. 13. Пластинчатый насос

На установочный поршень большего диаметра воздействует пружина, которая устанавливает максимальный эксцентриситет при запуске насоса. Давление из напорной линии постоянно подводится к поршню меньшего диаметра и через регулятор R — к поршню большего диаметра. Если давления, действующие на оба поршня, равны, статор находится в положении максимального эксцентриситета из-за разности площадей установочных поршней.

Рис. 14. Регулируемые насосы: слева — прямого управления; справа — непрямого

Принцип работы регулятора давления

Регулятор давления определяет максимальное значение давления в гидросистеме.

Требования, предъявляемые к регулятору давления:

  • Высокое быстродействие.

    Процессы регулирования должны происходить как можно быстрее ( от 50 до 500 мс) в зависимости от конструктивного исполнения насоса, регулятора и гидросистемы.

  • Устойчивость.

    Все гидросистемы с регулируемым давлением склонны в той или иной мере к колебательности, поэтому регулятор доджен являться хорошим компромиссом между быстродействием и устойчивостью.

  • Высокий коэффициент полезного действия.

    В процессе регулирования некоторая часть подачи насоса отводится через регулятор в бак. Эта потерянная мощность должна быть минимальной и в то же время должна гарантировать достаточную динамику и устойчивость регулятора.

Конструкция регулятора давления

Регулятор давления состоит из регулирующего золотника (7), корпуса (2), пружины (3) и механизма настройки (4).

В исходном положении пружина устанавливает золотник в крайнее (левое на Рис. 15) положение.

Рабочая жидкость через каналы в корпусе подводится к золотнику, который имеет одно продольное отверстие и два поперечных. Специальный демпфер ограничивает поток жидкости через регулирующий золотник. В показанном положении рабочая жидкость через осевое и поперечное отверстия поступает в камеру большого установочного поршня.

Сливная линия перекрыта пояском распределительного золотника.

Рабочее давление гидросистемы воздействует на левую торцовую поверхность распределительного золотника с усилием Fp. Пока это усилие меньше, чем противодействующее усилие пружины FF, давления в камерах установочных поршней равны, и насос остается в положении максимального эксцентриситета.

Рис. 15. Регулятор давления в состоянии, при котором насос обеспечивает максимальную подачу. Рабочее давление ниже, чем давление настройки регулятора давления.

При увеличении давления в гидросистеме увеличивается усилие Fp и регулирующий золотник смещается вправо, сжимая пружину.

Регулятор частично соединяет с баком камеру большого установочного поршня, в результате чего давление в этой камере уменьшается. Поскольку малый установочный поршень постоянно соединен с напорной линией, он смещает статор практически в концентричное относительно ротора положение.

Устанавливается равновесие сил: Малая площадь установочного поршня х высокое давление = большая площадь установочного поршня х низкое давление. В результате подача насоса стремится к нулю, а рабочее давление в гидросистеме поддерживается на заданном уровне. Таким образом, потери мощности в гидросистеме при достижении максимального установленного давления незначительны, нагрев рабочей жидкости невелик и энергопотребление — минимально.

Если давление в гидросистеме снова понижается, пружина смещает регулирующий золотник регулятора давления. При этом перекрывается сливная линия, и в камере большого установочного поршня вновь появляется полное рабочее давление.

Равновесие сил, действующих на установочные поршни, нарушается, и большой установочный поршень смещает статор в эксцентричное положение.

Насос снова подает рабочую жидкость в гидросистему.

Регулируемые пластинчатые насосы, работающие по описанному принципу, могут дополнительно оснащаться целым рядом других типов регуляторов, например:

— регулятором расхода

— регулятором давления / расхода

— регулятором мощности.

Рис. 16. Регулятор давления в состоянии, при котором подача насоса равна нулю. Рабочее давление соответствует давлению настройки регулятора давления

Регулятор расхода

При регулировании расхода подача насоса регулируется до заранее заданного значения. Для этого в потоке рабочей жидкости, подаваемой насосом, устанавливается измерительная диафрагма (например дроссель, пропорциональный гидрораспределитель и т.д.), перепад давлений на которой принимается как параметр регулирования.

Давление на входе в диафрагму подводится в левую торцовую полость регулирующего золотника и одновременно — в рабочую камеру малого установочного поршня.

Давление на выходе из диафрагмы, которое меньше, чем давление на входе, подводится с помощью трубопровода в правую торцовую полость регулирующего золотника (в пружинную полость регулятора).

На регулирующем золотнике, так же как и на установочных поршнях устанавливается равновесие сил.

В указанном на Рис. 17 положении разность давлений (перепад давлений) на измерительной диафрагме соответствует усилию пружины регулятора.

Через дросселирующую кромку (X) регулятора постоянно сливается поток управления, поэтому в камере большого поршня создается определенное давление.

Статор удерживается в стабильном положении. Если, например, увеличить проходное сечение диафрагмы, перепад давлений уменьшается. Следовательно, пружина смещает регулирующий золотник в направлении закрытия дросселирующей кромки (X), и давление в камере большого поршня увеличивается.

Рис. 17. Регулятор расхода

Статор смещается в направлении увеличения эксцентриситета, и подача насоса возрастает.

Из-за увеличения потока в напорной линии увеличивается перепад давлений Δр на измерительной диафрагме вплоть до момента нового стабильного состояния.

Перепад давлений на измерительной диафрагме соответствует настраиваемому усилию пружины регулятора.

Регулятор давления и регулятор расхода могут иметь различные установочные механизмы (механический, гидравлический или электрический).

Комбинация из регуляторов давления и расхода позволяет создавать особо экономичные гидроприводы (Load-Sensing — чувствительные к нагрузке).

 

 

Теги: гидравлика, насосы

Пластинчатый насос конструкция и принцип действия

Классификация

Пластинчатым называют объёмный насос, в число рабочих органов которого входят шиберы, выполненные в виде пластин.

Различают пластинчатые насосы: 

  1. однократного действия
  2. двухкратного действия

Конструкция насоса однократного действия

В роторе насоса в радиальном направлении выполнены пазы, в которых установлены подвижные пластины. В корпусе выполнено цилиндрическое отверстие, диаметр которого больше диаметра ротора. Поверхность этого отверстия формирует статор. Ротор размещен в статоре с эксцентриситетом. Вал насоса соединяется с приводным двигателем. Торцевые диски позволяют отделить линию всасывания насоса от линии нагнетания.

При вращении вала с ротором, пластины под действием центробежной силы выдвигаются из пазов и прижимаются к поверхности статора.

Образуются камеры запертого объема между ротором, статором, пластинам и торцевыми дисками.

За счёт эксцентриситета между ротором и статором, при вращении ротора, объём этих камер изменяется. Сначала увеличивается, а затем уменьшается.

В одном из торцевых дисков выполнен паз, соединяющий зону увеличения объёма камеры с линией всасывания насоса.

Паз, выполненный в другом диске, соединяет зону уменьшения объёма камер с линией нагнетания.

В процессе увеличения объёма камер, в ней создается раздвижение, и жидкость заполняет камеру.

При дальнейшем движении ротора, объём камеры начинает уменьшаться и жидкость вытесняется в линию нагнетания, преодолевая её сопротивление.

Конструкция насоса двукратного действия

В пластинчатом насосе двухкратного действия ротор также имеет радиальные пазы, с установленными в них пластинами.

Отверстие в корпусе не цилиндрическое, а эллиптическое. Каждый из торцевых дисков имеет по 2 паза соединенных либо с линией всасывания, либо с линией нагнетания.

При вращении ротора, пластины выдвигаются из пазов и прижимаются к поверхности статора. Образуются камеры с запертым объёмом между ротором, статором, пластинами и торцевыми дисками.

Изменение объёма этих камер осуществляется за счет эллиптической поверхности статора. Расстояние между осью вращения ротора и поверхностью статора изменяется. Значит, меняется и объём камеры.

Сначала объём камер увеличивается. Паз в торцевом диске позволяет жидкости из линии всасывания заполнить камеру. Затем объём камеры уменьшается.      

Через паз, выполненный на другом торцевом диске, жидкость вытесняется в линию нагнетания. Затем вновь объём камеры увеличивается, а жидкость через 2-й паз первого торцевого диска поступает в камеру.

Затем объём камеры уменьшается, жидкость вновь через 2-й паз второго диска вытесняется в линию нагнетания.

Таким образом, за один оборот совершается 2 цикла всасывания и нагнетания. Поэтому такой пластинчатый насос называют двукратным.

 

Пластинчатые, шиберные насосы. Конструкция, принцип работы, типы

Пластинчатый насос (или шиберный) это насос объемного типа. Насосы шиберного типа  наиболее эффективны и чаще всего применяются для перекачки  чистых жидкостей со средней вязкостью, например светлые нефтепродукты и различных виды топлива при не очень высоком давлении. Также данные насосы   могут перекачивать жидкости  с очень низкой вязкостью, такие как : сжиженный газ,  аммиак, растворители, спирты и.т.д. У пластинчатых насосов практически нет прямого контакта металл-по-металлу, что позволяет перекачивать указанные жидкости с низкой вязкостью без дополнительного  износа.

В зависимости от типа шиберного насоса и конструкции рабочего органа они могут перекачивать жидкость в следующем температурном диапазоне : от — 32˚С до +260˚С.

Максимальное дифференциальное давление для пластинчатых насосов составляет около 15 бар.

Конструкция  пластинчатых насосов

Рабочим органом  пластинчатых насосов является ротор со специальными каналами, в котором установлены пластины.  Ротор напрямую соединен с валом электродвигателя

  • Ротор
  • Пластины
  • Система уплотнения вала
  • Всасывающий патрубок
  • Нагнетательный патрубок
  • Внешний предохранительный патрубок

Принцип работы шиберного насоса

  1. Ротор эксцентрически (не по центру) располагается в корпусе насоса очень близко к его стенкам, образуя полость в форме полумесяца.   При вращения ротора (желтая стрелка) перекачиваемая жидкость поступает в камеру насоса через всасывающий патрубок. При этом под действием центробежной сили (или толкателей в виде пружин) пластины из специальных каналах на роторе выдвигаются к стенкам корпуса. В результате чего образуются  гермитечные, отделенные друг от друга карманы.
  2. Жидкость перемещается по корпусу насоса в карманах, образованных пластинами ротора.
  3. При дальнешем вращении ротора, пластины начинают возвращаться в каналы на роторе, тем самым уменьшая объем карманов, в которых находится перекачиваемая среда. В результате чего жидкость нагнетается в выходной патрубок.

Типы пластинчатых насосов

Пластинчатые насосы можно разделить по принципу действия, а также по конструктивным особенностям рабочих органов насоса.

По принципу действия пластинчатые насосы разделяются на два типа:

  • Однократного действия

Данные насосы успевают за один оборот ротора только один раз обеспечить всасывание и нагнетание жидкости.

  • Двукратного действия

Насосы двукратного действия соответственно могут 2 раза обеспечить  всасывание и нагнетание за один полный оборот вала с ротором.

По конструкции основных элементов пластинчатые насосы разделяются на следующие типы:

  • Пластинчатый насос

  • Пластинчатый насос с гибким ротором (эластомерным)

  • Пластинчатый насос с подвесными лопастями

  • Роликовый пластинчатый насос
  • Насос с внешними пластинами

Материальное исполнение

Основные элементы пластинчатых насосов могут быть выполнены из самых  различных материалов для обеспечения необходимой коррозионной, абразивной  и температурной стойкости. Можно выделить следующие основные материалы:

Проточная часть насоса: Роторы и толкатели Пластины
·         Серый чугун ·         Углеграфит ·         Углеграфит
·         Ковкий чугун ·         PEEK (полиэфирэфиркетон)
·         Углеродистая сталь ·         NBR (насосы с гибким ротором)
·         Нержавеющая сталь ·         EPDM (насосы с гибким ротором)

Типы уплотнения вала насоса

  • Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
  • Картриджное исполнение
  • Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

  • Перекачка жидкостей с низкой вязкостью при довольно высоком давлении
  • Компенсация износа пластин
  • Возможность перекачивания растворителей
  • Возможность работы «в сухую» на короткие промежутки времени
  • Только одно уплотнение вала
  • Возможность создавать хороший вакуум для всасывания жидкости

Недостатки:

  • Тяжело обслуживать. Много запасных частей
  • Не могут работать на высоком давлении
  • Не могут работать с жидкостями с высокой вязкостью
  • Не очень хорошая стойкость к абразивным жидкостям

 

Области применения

Пластинчатые насосы применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности.

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

Для следующих задач:

  • Перекачка топлива и смазочных масел
  • Аэрозоли и перекачка авиатоплива
  • Перекачка сжиженного нефтяного газа и аммиака
  • Перекачка растворителей
  • Перекачка спиртов
  • Холодильное оборудование, для перекачки фреонов

 

Основные производители

 

 

Пластинчатый роторный насос и шиберный насос.

Содержание

Пластинчатый насос (или шиберный насос) относится к классу объемных агрегатов.

В сравнении с шестеренчатыми пластинчатые насосы обеспечивают более равномерную подачу, а в сравнении с поршневыми – они проще по конструкции, дешевле, меньше по габаритам и менее требовательны к фильтрации рабочей жидкости.

Типы пластинчатых насосов.

Пластинчатые насосы, как и гидромоторы, подразделяются на агрегаты однократного и двойного действия, в некоторых случаях применяются машины многократного действия.

В агрегатах однократного действия за один оборот вала происходит один полный цикл работы, включающий процесс всасывания и процесс нагнетания.

Пластинчато роторный насос двойного действия за один оборот вала выполняет два полных цикла работы, т.е. два процесса всасывания и два процесса нагнетания.

В агрегатах тройного действия – три цикла и так далее.

Пластинчатые вакуумные насосы однократного действия выпускаются как регулируемые, так и нерегулируемые. На ротор такого агрегата в радиальном направлении действует давление рабочей жидкости, которое передается на опоры, монтируемые большей частью на подшипниках качения. Поэтому величина давления рабочей жидкости, циркулирующей в таких машинах, определяется имеющимися в распоряжении производителя подшипниками.

Шиберный насос двойного или многократного действия изготавливается только нерегулируемым, но в этом случае давление рабочей жидкости, действующее на ротор в радиальном направлении, уравновешивается, опоры машины разгружаются и вал её передает только крутящий момент.

Принцип работы.

Пластинчатый насос однократного действия.

Работа пластинчатого насоса однократного действия выглядит следующим образом.

При вращении ротора 1, в пазах которого расположены пластины 2, в направлении, указанном стрелкой, происходит изменение площадей CDD1C1 и ABB1A1, так как пластины всегда контактируют с внутренней цилиндрической поверхностью статора 3, центр которой О смещен на определенную величину (называемую эксцентрицитетом) относительно центра ротора О1.

Происходящее при вращении ротора увеличение площади CDD1C1 вызывает увеличение объема камеры образованной цилиндрическими поверхностями статора и ротора, двумя пластинами и двумя торцевыми поверхностями, расположенными в плоскостях, параллельных плоскости чертежа, которые конструктивно можно представить в виде торцов двух крышек.

Уменьшение площади ABB1A1 вызывает уменьшение объема аналогичной камеры. Поэтому в первой камере образуется разрежение, и её объем заполняется всасываемой рабочей жидкостью. Уменьшение объема второй камеры вызывает нагнетание рабочей жидкости в напорную магистраль насоса.

Чтобы напорная магистраль всегда была изолирована от всасывающей на статоре или торцовых поверхностях предусмотрены уплотнительные перемычки.

В некоторых конструкциях пластины имеют принудительное ведение, для чего на их торцах выполняют оси 4, которые входят в ползушки 5, передвигающиеся при вращении ротора в кольцевых канавках 6, выполненных в крышках.

Камеры под торцами пластин 7 при помощи канавок 8 соединяются в зависимости от положения пластин или с полостью всасывания или с полостью нагнетания, и поэтому пластины, осуществляя всасывание и нагнетание увеличивают производительность насоса.

Пластинчатый насос двойного действия.

Особенностью работы насосов двойного действия является то, что пластины 2, свободно перемещаются в пазах ротора 1, при пуске насоса выбрасываются центробежной силой и в дальнейшем при работе контакт пластин и статора 3 осуществляется под действием центробежной силы и давления нагнетаемой жидкости, которая для этой цели подводится в кольцевую канавку 4.

Процессы всасывания и нагнетания осуществляют камеры насоса, каждая из которых образуется двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, наружной цилиндрической поверхностью ротора и двумя торцовыми поверхностями распределительных дисков.

При вращении ротора в направлении стрелки площадь CDD1C1 камеры всасывания увеличивается, а следовательно, увеличивается и объем камеры, в которой образуется разрежение, в результате чего камера заполняется всасываемой рабочей жидкостью.

В то же время площадь ABB1A1 камеры нагнетания уменьшается, что соответствует уменьшению объема всей камеры и рабочая жидкость вытесняется в напорную магистраль. За один оборот ротора каждая камера 2 раза производит всасывание и нагнетание рабочей жидкости.

Конструкция пластинчатого насоса.

Пластинчато роторный вакуумный насос регулируемого типа однократного действия с постоянным направлением потока представлен на рисунке рядом.

Изменение производительности насоса осуществляется перемещением статора 1, опирающегося для уменьшения трения на игольчатый подшипник 2.

Массивный вал 3, на шлицах которого насажен ротор 4 с наклонными пластинами 7, опирается на подшипники 5 и 6 и воспринимает нагрузку от давления рабочей жидкости на ротор.

Вал, ротор, статор и пластины изготовлены из термически обработанных легированных сталей.

При пуске насоса пластины выбрасываются центробежной силой, а во время работы пластины гидравлически уравновешены.

В насосах используются бронзовые распределительные диски 8, осуществляющие распределение рабочей жидкости и имеющие окна для уравновешивания пластин.

Такой шиберный насос предусмотривает встроенные органы управления, позволяющие автоматически, в зависимости от нагрузки, изменять величину эксцентрицитета.

Для этого имеется пружина 9, которая стремиться установить статор 1 с минимальным эксцентрицитетом, т.е. в положение, соответствующее нулевой производительности.

В то же время три сильные пружины 10 действуют через дифференциальный поршень 11 на статор 1, смещая его в сторону наибольшего значения эксцентрицитета.

Давление рабочей жидкости, нагнетаемой насосом и подводимой через отверстие 12, действует на дифференциальный поршень 11 и воспринимается пружинами 10.

Когда при возрастании нагрузки увеличивающееся давление рабочей жидкости в напорной магистрали преодолевает усилие пружин 10, поршень 11 поднимается, и статор 1 под действием пружины 9 передвигается в сторону уменьшения эксцентрицитета, в результате чего уменьшается производительность насоса.

Область применения.

В станкостроении пластинчатые насосы применяются главным образом в гидроприводах подачи агрегатных, сверлильно-расточных, токарных и фрезерных станков, а также в гидроприводах стола и других механизмов шлифовальных станков.

Шиберный насос широко применяется так же в гидропрессах, автопогрузчиках, экскаваторах, бульдозерах и других строительных машинах. Такие агрегаты широко используются в автомобилях как усилители приводов руля или в механизмах опрокидывания самосвалов.

В химической промышленности пластинчатый насос применяется как привод для вращения различных мешалок, в корабельных механизмах как приводы лебедок для подъема грузов, устройства для изменения шага винта.

Кроме того пластинчатый насос используется в лесозаготовительных машинах, для литья под давлением в пищевом машиностроении и т.д.

Насос пластинчатый НПл однопоточный | Пластинчатые насосы


Насосы НПл пластинчатые нерегулируемые однопоточные

Для гидравлической системы металлообрабатывающих станков в качестве источника энергии применяют насосы НПл примерно в 95% случаев.

Насос НПл преобразует подведенную к нему энергию в энергию движущейся жидкости и подаёт её в гидросистемы (поток рабочей жидкости, нерегулируемый по величине). Насосы приводятся в действие, в основном, электрическим двигателем.

 

Пластинчатый насос НПл в каталоге

 


Промышленные пластинчатые насосы НПл однопоточные в машиностроении

Для комплектации гидравлической маслостанции часто используются нерегулируемые пластинчатые насосы, в том числе НПл однопоточные

К базовым элементам комплектации также относятся гидравлический бак, асинхронный электродвигатель стакан, фильтры сливной и всасывающий, кулачковая муфта, заливная горловина с воздушным фильтром, указатель уровня масла,манометр.

Для регулировок применяется гидро- и пневмоаппаратура: клапаны, гидрозамки, делители потока, дроссели трубного и стыкового монтажа, гидропневмоаккумуляторы.

Технические характеристики приведены в товарной карте каждого типоразмера пластинчатого насоса НПл. Там же, в галерее, размещены изображения — чертежи, таблицы с возможностью увеличения просмотра и перелистывания (стрелки вправо-влево).

Технические характеристики гидронасосов НПл однопоточных

 

6,3 МПа

16 МПа

Частота вращения вала насосов

960 об/мин

1500 об/мин

Направление вращения вала

Правое

Левое (спецзаказ)

Правое

Левое (спецзаказ)

ГОСТ

ТУ 2.053.1899-88

ТУ 2.053.1899-88

 

Примечание. Направление вращения вала определяется со стороны привода: вращения против часовой стрелки — левое, по часовой стрелке – правое.

Рабочий объем — это теоретическая подача насоса / один оборот вала. Подача насосов пластинчатых варьируется от 5,3 до 110,4 л/мин. Подача насоса — это критерий деления на группы, так называемые габариты.

Наименование объем/Рном

Старое название

 

Подача л/мин.

 

Наименование объем/Рном

Старое название

 

Подача л/мин.

 

Габарит 1

НПл 8/6,3

Г12-31АМ

5,8

НПл 5/16

БГ12-21АМ

5,3

НПл 12,5/6,3

Г12-31М

9,7

НПл 8/16

БГ12-21М

8,9

НПл 16/6,3

Г12-32АМ

12,7

НПл 12,5/16

БГ12-22АМ

14,4

НПл 25/6,3

Г12-32М

21,1

НПл 16/16

БГ12-22М

19,4

НПл 32/6,3

Г12-33АМ

27,9

НПл 20/16

БГ12-23АМ

25,5

НПл 40/6,3

Г12-33М

35,7

НПл 25/16

БГ12-23М

33

Габарит 2

НПл 63/6,3

Г12-24АМ

53,8

НПл 45/16

БГ12-24АМ

56,7

НПл 80/6,3

Г12-24М

69,9

НПл 56/16

БГ12-24М

71.4

НПл 125/6,3

Г12-25АМ

110,4

НПл 80/16

БГ12-25АМ

105,6

Характеристики минеральных масел для однопоточных насосов НПл

Минеральное масло обеспечивает работоспособность и долговечность насоса и, одновременно, смазывает детали.

 

6,3 МПа

16 МПа

температура масла

от -10°С до +60°С

-10°С — +60°С

вязкость масла кинематическая

20 — 400 мм²/с (сСт).

25 — 213 мм²/с (сСт).

тонкость фильтрации

25 мкм

25 мкм

 

Широко используются минеральные масла марок ВНИИ НП-403, ИГП-38 и др., соответствующие перечисленным требованиям. Следует отметить малую требовательность к вязкости масла в отсутствии высоких скоростей течения. 

Устройство насоса

Устройство пластинчатого гидронасоса НПл однопоточного. Габаритные размеры

В корпусе и крышке пластинчатого однопоточного НПл гидронасоса установлены:

  • статор
  • ротор
  • специальная пластина
  • диск плоский
  • диск с шейкой

 

Вал свободно вращается в подшипнике качения. В крышке расположено всасывающее отверстие, а в корпусе — нагнетательное отверстие. 

Принцип действия

В пазах ротора, смещенного относительно статора на величину эксцентриситета, установлены пластины-вытеснители. Вращаясь вместе с ротором, пластины совершают возвратно-поступательное движение.

Объёмы между поверхностями соседних пластин ротора и статора — это рабочие камеры насоса. Работа насоса проходит в два чередующихся акта: заполнением камер рабочей жидкостью и вытеснением её из рабочих камер.

Сначала при вращении ротора рабочая жидкость, поступающая из всасывающего патрубка, заполняет камеры, а затем, во время соединения с каналами нагнетания уменьшает свой объем, вытесняя минеральное масло в линию нагнетания. 

Проблемы насосов НПл

В период эксплуатации могут возникнуть неисправности, которые описываются как «насос гудит», «греется насос», «насос шумит», «проверка насосов». С такой проблемой насоса легко справиться самостоятельно.

3.3. Пластинчатые насосы и гидромоторы

Пластинчатые насосы и гидромоторы так же, как и шестеренные, просты по конструкции, компактны, надежны в эксплуатации и сравнительно долговечны. В таких машинах рабочие камеры образованы поверхностями статора, ротора, торцевых распределительных дисков и двумя соседними вытеснителями-платинами. Эти пластины также называют лопастями, лопатками, шиберами.

Пластинчатые насосымогут быть одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия — два всасывания и два нагнетания.

Схема насоса однократного действия приведена на рис.3.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02…0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 — с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол , образованный этими перемычками, больше угла между двумя соседними пластинами.

При вращении ротора пластины под действие м центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается — происходит всасывание, а затем уменьшается — происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета е изменяется подача насоса. Если е = 0 (ротор и статор расположены соосно), платины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с на изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 — всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Рис.3.3. Схема пластинчатого насоса однократного действия: 1 — ротор; 2 — приводной вал; 3 — пластины; 4 — статор; 5 — распределительный диск; 6, 8 — окна; 7 — гидролиния всасывания; 9 — гидролиния нагнетания

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле

где b — ширина пластин; е — эксцентриситет; D — диаметр статора; z — число платин; t — толщина платин; n — частота вращения ротора.

Число пластин z может быть от 2 до 12. С увеличением числа пластин подача насоса уменьшается, но при этом увеличивается ее равномерность.

В насосах двойного действия (рис.3.4) ротор 1 и 2 статор соосны. Эти насосы имеют по две симметрично расположенные полости всасывания и полости нагнетания. Такое расположение зон уравновешивает силы, действующие со стороны рабочей жидкости, и разгружает приводной вал 2, который будет нагружен только крутящим моментом. Для большей уравновешенности число пластин 3 в насосах двойного действия принимается четным. Торцевые распределительные диски 5 имеют четыре окна. Два окна 6 каналами в корпусе насоса соединяются с гидролинией всасывания 7, другие два 8 — с напорной гидролинией 9. Так же как и в насосах однократного действия, между окнами имеются уплотнительные перемычки 10. Для герметизации зон всасывания и нагнетания должно быть соблюдено условие, при котором ε < β.

Профиль внутренней поверхности статора выполнен из дуг радиусами R1 и R2 с центром в точке О. Пазы для пластин в роторе могут иметь радиальное расположение под углом 7…15 к радиусу, что уменьшает трение и исключает заклинивание пластин. Насосы с радиальным расположением пластин могут быть реверсивными.

a) 1, 7 — распределительные диски; 3 — статор; 4 — ротор; 5 — пластины; 6, 8 — окна напорной полости; 2, 12 — окна всасывающей полости; 9 — штифт; 10 — внутренняя поверхность статора; 11 — отверстие

б) 1 — крышка; 2, 8 — подшипники; 3, 7 — диски; 4 — окно; 5 — статор; 6 — ротор; 9 — фланец; 10 — манжеты; 11 — вал приводной; 12 — пружина; 13 — камера под давлением; 14 — окно всасывания; 15 — корпус; 16 — пластины; 17 — отверстие; 18 — штифт; 19 — окно Рис.3.5. Рабочий комплект (а) и конструкция (б) пластинчатого насоса двойного действия Г12-2М

Рассмотрим еще раз устройство и принцип работы пластинчатого насоса двойного действия на примере насоса Г12-2М. Основными деталями насоса является корпус с крышкой, приводной вал с подшипниками и рабочий комплект (рис.3.5, а), состоящий из распределительных дисков 1 и 7, статора 3, ротора 4 и пластин 5. Диски и статор, зафиксированные в угловом положении относительно корпуса штифтом 9, прижимаются друг к другу пружинами (не показаны), а также давлением масла в напорной линии. При вращении ротора 4, связанного через шлицевое соединение с приводным валом, в направлении, указанном стрелкой, пластины 5 центробежной силой и давлением масла, подведенного в отверстия 11, прижимаются к внутренней поверхности 10 статора 3, имеющей форму овала, и, следовательно, совершают возвратно-поступательное движение в пазах ротора.

Во время движения пластин от точки А до точки В и от точки С до точки D объемы камер, образованных двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора, наружной поверхностью ротора и торцевыми поверхностями дисков 1 и 7, увеличиваются, и масло заполняет рабочие камеры через окна 2 и 12 диска 1, связанные со всасывающей линией. При движении в пределах участков ВС и объемы камер уменьшаются, и масло вытесняется в напорную линию гидросистемы через окна 6 и 8 диска 7. Поскольку зоны нагнетания (ВС и ) и всасывания (АВ и CD) расположены диаметрально относительно ротора, на него не действуют радиальные усилия, что положительно сказывается на долговечности подшипников приводного вала.

Конструкция насоса показана на рис.3.5, б. В расточках корпуса 15 и крышки 1 установлен рабочий комплект (диски 3 и 7, статор 5, ротор 6, пластины 16). Ротор через шлицевое соединение связан с приводным валом 11, опирающимся на шарикоподшипники 2 и 8. Наружные утечки или подсос воздуха по валу исключается манжетами 10, установленными в расточке фланца 9. Комплект сжимается тремя пружинами 12 и давлением масла в камере 13. Окна 4 диска 3 через отверстия 17 статора соединены с глухими окнами всасывания 14 диска 7, благодаря чему масло из всасывающей линии поступает в ротор с двух сторон, что облегчает условия всасывания. В напорную линию масло вытесняется через окна 19 диска 7. Поворот комплекта предотвращается штифтом 18 (или винтами), проходящими через отверстия в деталях 1, 3, 5, 7 и 15.

Подачу пластинчатого насоса двойного действия определяют по формуле

где b — ширина ротора; R1 и R2 — радиусы дуг, образующих профиль внутренней поверхности статора; t — толщина платин; z — число пластин; α — угол наклона пластин к радиусу.

Пластинчатые гидромоторымогут быть также одно-, двух- и многократного действия. Пластинчатые гидромоторы от пластинчатых насосов отличаются тем, что в их конструкцию включены устройства, обеспечивающие постоянный прижим пластин к статорному кольцу.

При подводе к машине жидкости на рабочую поверхность пластин действует сила, создающая крутящий момент на валу гидромотора, который для гидромоторов однократного действия определяется по формуле:

а для гидромоторов двойного действия

Гидромоторы двойного действия так же, как и насосы двойного действия, нерегулируемые.

Надежность и срок службы пластинчатых гидромашин зависят от материала пластин и статорного кольца. Во избежание отпуска материала пластин из-за нагрева от рения о статорное кольцо пластины изготовляют из стали с высокой температурой отпуска. Статорное кольцо цементируется и закаливается. Ротор изготовляют из закаленной хромистой стали, а торцевые распределительные диски из бронзы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *