Монтаж роторных насосов доклад

Роторные (ротационные) насосы: разновидности, конструкция, принцип работы

Насос роторный – это устройство, которое используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить перекачивание различных жидких сред в больших объемах. Различные типы роторных насосов, предлагаемых на современном рынке, отличаются между собой как конструктивным исполнением и техническими характеристиками, так и принципом действия. Разнообразием видов такого насосного оборудования определяется его эффективное использование в различных сферах.

Роторные насосы высокого давления используются в системах охлаждения, обратного осмоса и циркуляции воды или других жидкостей

Принцип работы и виды

Принцип, по которому работают роторные насосы, заключается в следующем. Перекачиваемая жидкость сначала поступает во внутреннюю камеру устройства, из которой она выталкивается вращательными и поступательными движениями, совершаемыми рабочим органом – ротором. Части ротора наряду с внутренними стенками рабочей камеры формируют замкнутое пространство, в которое и попадает жидкость. При уменьшении объема такого пространства, что происходит при движении ротора, жидкость по законам физики выталкивается.

Принцип действия роторного насоса

В зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа роторные (или ротационные) насосы могут относиться к разным категориям. Кроме того, на различные виды роторные насосы делятся и по типу движения, совершаемого их рабочим органом. По этому признаку выделяют устройства роторно-вращательные и роторно-поступательные. Рабочий орган роторных насосов первого типа, как понятно из их названия, совершает только вращательные движения, а в установках второго типа это движение комбинированное – как вращательное, так и поступательное.

Роторно-вращательные насосы в зависимости от конструктивного исполнения рабочего органа и принципа действия подразделяются на шестеренчатые (зубчатые) и винтовые. В первых рабочая камера формируется внутренними стенками корпуса и зубчатыми колесами, которые делают как с внутренним, так с внешним зацеплением. Изменение рабочей камеры при этом происходит за счет вращения шестерен. Элементами, из которых формируется рабочая камера роторных насосов винтового типа, являются внутренние стенки корпуса и один или несколько винтов. Вращающийся вокруг своей оси винт формирует внутри насоса временные рабочие камеры, которые вместе с транспортируемой жидкостью двигаются вдоль оси винта к нагнетательному патрубку.

Схема роторного пластинчатого насоса

Роторные насосы поступательного типа делятся на шиберные, или пластинчатые, и плунжерные. В устройствах шиберного типа рабочим органом является вращающийся ротор, в продольные прорези на корпусе которого вставляются специальные пластины, называемые шиберами. Ось ротора в таких насосах не тождественна оси цилиндрического корпуса, в котором он совершает вращательное движение. Рабочая камера пластинчатых насосов формируется двумя расположенными рядом шиберами, самим ротором и внутренними стенками корпуса. Чтобы обеспечить герметичность рабочей камеры, создаваемой таким образом, пластины должны плотно прижиматься к стенкам корпуса. Решается такая задача либо за счет центробежной силы, прижимающей рабочую часть пластин к стенкам корпуса, либо за счет специальных приспособлений пружинного типа. Роторные насосы шиберного типа могут отличаться друг от друга конструкцией ротора и оснащаться различным количеством пластин, в зависимости от чего они подразделяются на устройства одно-, двукратного и т.д. действия.

Роторные плунжерные насосы по принципу работы и конструктивному исполнению делят на аксиально- и радиально-поршневые. Их рабочими органами являются плунжеры (поршни), которые совершают одномоментное вращательное и поступательное движение внутри корпуса устройства. Отличие таких роторных машин от обычных поршневых заключается в том, что они могут работать и как насосы, и как гидравлические моторы, то есть обладают обратимостью.

Схема роторного плунжерного насоса

Преимущества и недостатки

Можно выделить несколько наиболее значимых преимуществ использования роторных насосов:

1. более равномерная, если сравнивать роторные насосы с устройствами возвратно-поступательного типа, подача жидкости в трубопроводную систему (между тем из-за особенностей конструкции роторного оборудования обеспечить полностью равномерную подачу не удастся);
2. обратимость, то есть возможность использования таких устройств как в качестве насоса, так и в роли гидромотора;
3. отсутствие клапанов, что способствует снижению потерь мощности и, соответственно, повышению КПД;
4. высокая производительность благодаря работе на значительно более высоких оборотах, по сравнению с устройствами поршневого типа.

Эффективность процесса перекачивания кулачковым ротационным насосом обеспечивается выверенными допусками между корпусом и ротарами

Если говорить о недостатках, которыми обладает роторный насос, то к наиболее значимым из них можно отнести следующие.

• К среде, перекачиваемой такими насосами, предъявляются высокие требования, так как она не должна препятствовать плотному прилеганию подвижных рабочих элементов к внутренним стенкам корпуса. В частности, перекачиваемая роторными насосами жидкость должна обладать минимальной химической агрессивностью и не содержать абразивных включений.
• Роторный насос имеет более сложную конструкцию, если сравнивать его с устройствами возвратно-поступательного типа, что сказывается как на его надежности, так и на стоимости производства и технического обслуживания.

Сферы применения

Благодаря широкой универсальности насосы роторного типа успешно используют для перекачки жидкостей следующих типов:

• продуктов переработки нефти:
• химических веществ, в том числе и кислот;
• лакокрасочных материалов;
• технических жидкостей различной степени загрязнения;
• пищевых жидкостей, в том числе и масел и др.

Ротационные насосы с полым вращающимся диском

Рабочим элементом роторных насосов данного типа является полый диск, который в ходе своего вращения в корпусе устройства совершает колебания, что приводит к перемещению жидкости от впускного патрубка к выпускному.

Принцип работы роторного насоса с полым диском

Роторные установки, оснащенные полым вращающимся диском, относятся к самовсасывающим реверсивным устройствам, которые можно использовать даже для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые примеси. Благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа ротационный насос рассматриваемого типа отличается надежностью и долгим эксплуатационным сроком. Для оснащения таких роторных насосов применяют один или два полых диска, вращение которых синхронизируется при помощи специальных механизмов.

Самовсасывающая роторная насосная установка с полым вращательным диском

Среди преимуществ использования роторных насосов с полым диском можно выделить следующие:

1. возможность запуска без наполнения (жидкость внутри корпуса таких устройств должна присутствовать только перед их первым запуском);
2. возможность использования для перекачки слишком вязких жидкостей, а также сред, чувствительных к сдвиговым усилиям, благодаря невысокой скорости вращения рабочего органа устройства (кроме того, невысокая рабочая скорость делает такие насосы более долговечными);
3. возможность перекачки жидкости в обратную сторону с сохранением всех параметров создаваемого потока;
4. адаптивность рабочих дисков, что позволяет им самовосстанавливаться при износе и термическом расширении (благодаря данному качеству можно успешно применять такие насосы для перекачки жидкостей, содержащих в своем составе твердые частицы);
5. поднятие перекачиваемой жидкости на большую высоту (до восьми метров);
6. невысокий уровень шума и вибраций при работе;
7. высокий коэффициент полезного действия;
8. сохранение производительности на постоянном уровне вне зависимости от степени вязкости перекачиваемой жидкости;
9. обширный диапазон вязкости транспортируемых жидкостей – от средней до очень высокой;
10. простота конструкции и, соответственно, технического обслуживания;
11. компактность и небольшой вес;
12. возможность перекачивать жидкости, содержащие газ или воздух в небольших количествах;
13. возможность некоторое время работать на холостом ходу (всухую) без ущерба для технического состояния оборудования;
14. создание давления потока жидкости в интервале 8–20 бар (в зависимости от модификации устройства);
15. возможность перекачивать жидкости, температура которых доходит до 280 градусов Цельсия.

Источник

ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ РОТАЦИОННЫХ НАСОСОВ

Сборка насосов осуществляется на стендах 8731 (рисунок 8.3) и ОР-9023. Частичная сборка насосов производится на стенде 8731 в последовательности, обратной разборке; при этом необходимо обратить внимание на совпадение меток, нанесенных эмалью на корпусе и одной из крышек насоса. При сборке на стенде 8731 насос не штифтуют, а болты крепления боковых крышек не доворачивают на 2—3 оборота.

При сборке внутренние поверхности корпуса, ротора, лопатки и полтин­ники должны быть смазаны маслом, используемым для смазки вакуумного насоса при работе (масло моторное М-10В₂ ГОСТ 8581-78).

При сборке насосов используются только исправные сальники и уплотнительные прокладки. Запрещается устанавливать прокладки, бывшие в эксплуа­тации, а также нестандартные крепежные детали.

Лопатки подвергают термообработке в моторном масле М-10В₂. Пластины устанавливают в ванну вертикально, заливают маслом и нагревают в течение 1,5 ч до температуры 120 °С. При этой температуре лопатки выдерживают в те­чение 2-3 ч и затем охлаждают вместе с маслом до температуры 30-50 °С.

Лопатки, подвергнутые термообработке на заводе-изготовителе, на ремонтном предприятии повторно не термообрабатываются.

Места прилегания крышек к корпусу обезжириваются и покрываются ба­келитовым лаком ЛСБ-1 ГОСТ 901-78.

Одной из заключительных операций при сборке является установление ра­диального зазора между ротором и корпусом в пределах 0,04-0,11 мм, который измеряют через нагнетательное отверстие корпуса. При этом насос устанавли­вают на стенд ОР-9023. На корпус насоса устанавливают индикаторное приспо­собление. С помощью специальных винтов, крышки, совместно с ротором, поднимают относительно корпуса на величину зазора 0,04-0,11 мм, контроли­руемого индикатором.

Для этого в корпус установить приспособление (3) (рисунок 10.1), надеть крышки (2), затянуть гайки (4) и просверлить по два отверстии диаметром 7,8 мм в каждой крышке и корпусе под установочные штифты с последующей их разверткой до диаметра мм. Высота регулируемых упоров (5) приспособления устанавливается предварительно с учетом диаметров ротора и корпуса насоса после ремонта.

После удаления приспособления в отверстия корпуса запрессовывают установочные штифты.

После установления необходимого радиального зазора, вакуумный насос вновь устанавливают на стенде 8731 и комплектуют всеми деталями, преду­смотренными комплектовочной картой.

1— корпус насоса; 2 — крышка корпуса; 3 — приспособление; 4 — гайка; 5 — регу­лируемые упоры.

Рисунок 10.1.- Установка крышек относительно корпуса насоса РВН-40/350 с помощью приспособления.

Источник

Роторные насосы

Роторный насос – это объемный насос с вращательным или вращательным и возвратно-поступательным движением рабочих органов независимо от характера движения ведущего звена насоса. Таким образом, обязательным движением является вращательное.

Основными представителями этой группы насосов согласно классификации являются шестеренные, пластинчатые, радиально-поршневые и аксиально-поршневые.

Шестеренные насосы.На примере шестеренного насоса рассмотрим особенности рабочего процесса всех роторных насосов.

Эти насосы (рис.11.9) чаще всего выполняются в виде пары одинаковых зубчатых колес с эвольвентным зацеплением, заключенных в корпус.

Все роторные насосы состоят из трех частей: статора (неподвижная часть насоса), ротора и вытеснителей.

Рабочий процесс роторного насоса состоит из трех этапов.

1. Заполнение рабочих камер жидкостью. В шестеренном насосе это происходит в момент выхода зубьев из зацепления. Камерой является впадина зуба.

2. Изоляция (замыкание) камер от зоны входа и их перенос из зоны входа в зону выхода.

3. Вытеснение жидкости из рабочих камер. В шестеренном насосе это происходит в момент входа зубьев в зацепление.

Перенос рабочих камер в роторном насосе делает ненужными всасывающий и напорный клапаны. Благодаря этому роторные насосы обладают принципом обратимости, т.е. способностью работать в качестве гидродвигателей (гидромоторов) в том случае, когда к ним подводится жидкость под давлением от другого насоса (рис.11.10).

В связи с отсутствием клапанов роторные насосы более быстроходны, чем поршневые. В настоящее время они эксплуатируются на частотах вращения до 3000…5000 об/мин, а в отдельных случаях и на более высоких. Благодаря этому они и более компактны.

По сравнению с поршневыми роторные насосы обладают значительно большей равномерностью подачи:

где W – рабочий объем насоса, т.е. объем вытесненной жидкости за один оборот, см 3 .

Если конструкция насоса не позволяет изменить рабочий объем, то такой насос считается нерегулируемым и на гидравлических схемах он обозначается так:

если конструкция изменить рабочий объем, то насос считается регулируемым и на схемах обозначается так:

Шестеренные насосы выпускаются только нерегулируемыми, и это является их основным недостатком.

Шестеренные насосы способны создавать давление до 160 атмосфер. Для получения более высоких давлений иногда применяют многоступенчатые насосы. такой насос составлен из нескольких шестеренных насосов, соединенных последовательно; он создает давление, равное сумме давлений, развиваемых всеми ступенями. При этом для обеспечения надежного заполнения подача каждой предыдущей ступени многоступенчатого насоса должна быть больше расхода через последующую ступень. Излишки подачи отводятся через специальные сливные клапаны, размещенные в каждой ступени и рассчитанные на соответствующее давление.

Шестеренные насосы и гидромоторы являются наиболее распространенными типами гидромашин, что объясняется простотой изготовления и эксплуатации, малыми габаритами и массой, легкостью реверсирования, достаточной надежностью и высоким КПД. Они допускают сравнительно большие кратковременные перегрузки по давлению. Шестеренные гидромашины классифицируются по характеру зацепления, форме зубьев шестерен, числу пар роторов, помещенных в общий корпус.

Роторные насосы, в том числе и шестеренные, применяют в объемных гидроприводах на самых разнообразных машинах, станках и установках.

Пластинчатые насосы.Пластинчатый насос – это роторный насос с рабочими органами в виде пластин.

Эти гидравлические машины (насосы и гидромоторы) являются наиболее простыми из существующих типов объемных гидромашин.

Основными частями насоса (рис.11.11) являются ротор 1, помещенный с эксцентриситетом е в статор 2. ротор представляет собой цилиндр с радиальными прорезями, в которых скользят пластины-вытеснители 3, совершающие возвратно-поступательные перемещения относительно ротора. Под действием центробежных сил пластины своими внешними торцами прижимаются к внутренней поверхности статора и скользят на ней.

Жидкость заполняет пространство между двумя соседними пластинами и поверхности ротора и статора. Это и есть рабочая камера. На дуге АВС объем этой камеры увеличивается и происходит ее заполнение жидкостью. На дуге СДА объем ее уменьшается и происходит вытеснение жидкости. В отличие от насоса шестеренного в этом насосе совмещены процессы переноса камеры с ее заполнением и вытеснением. Так как в пластинчатом насосе путь переноса рабочей камеры сведен до минимума, а разделение приемной и отдающей полостей осуществляется лишь контактом торца пластины и статора, то степень герметичности в насосе невелика. Вследствие этого и давление, создаваемое пластинчатым насосом, обычно несколько ниже, чем давление, создаваемое другими насосами.

Эти насосы находят применение в металлорежущих станках и различного рода погрузчиках. Развиваемое давление 10…12 МПа.

насосы изготавливают с постоянной и регулируемой подачей. регулирование ее осуществляется путем изменения эксцентриситета е.

Пластинчатые насосы выпускают однократного и двукратного действия.

В качестве гидромоторов они могут развивать крутящий момент 3,5…16,8 кН·м.

В радиально-поршневых насосах(рис. 11.12) ротор 1 расположен эксцентрично относительно статора 2. в роторе просверлены радиальные цилиндры. Поршни 3 при вращении ротора совершают в цилиндрах возвратно-поступательное движение, скользя своими сферическими головками по внутренней поверхности статора 2. Ротор вращается на распределительном неподвижном валу 4, в теле которого просверлены всасывающий 5 и нагнетательный 6 каналы.

При вращении ротора по часовой стрелке поршни на дуге АВС, двигаясь от центра к периферии, заполняют свои рабочие камеры жидкостью. На дуге СДА поршни перемещаются к центру, вытесняя жидкость. Таким образом, процессы заполнения и вытеснения совмещены с переносом.

Для увеличения подачи радиально-поршневые насосы выполняют многорядными, оси поршней в этом случае располагают в параллельных плоскостях. Число поршней принимают нечетным: 5, 7, 9. конструктивно эти насосы выполняют как нерегулируемые, так и регулируемые. Подача регулируется изменением эксцентриситета е.

Радиально-поршневые насосы развивают давление до 50 МПа, КПД их 0,7…0,9.

В настоящее время выпускают высокомоментные радиально-поршневые гидромоторы, которые создают номинальный крутящий момент от 1,5 до 30 кН·м при давлении 10 МПа и частоте вращения 3…196 об/мин и .

Аксиально-поршневые насосы.Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы отличаются наибольшей компактностью и наименьшей массой. Они способны быстро изменять частоту вращения. Все это обусловило их широкое применение в качестве регулируемых и нерегулируемых насосов и гидромоторов для гидроприводов, обслуживающих подвижные комплексы машин и следящие гидроприводы большой точности.

По кинематическим схемам, положенным в основу конструкций, аксиально-поршневые гидромашины разделяют на гидромашины с наклонным диском и с наклонным блоком.

Наиболее простым является аксиально-поршневой насос с наклонным диском (рис.11.13а). При вращении ведущего вала 6 приводится во вращение блок цилиндров 3. В цилиндрах совершают возвратно-поступательное движение поршни, прижимаемые пружинами (в режиме насоса) или давлением жидкости к поверхности наклонного диска 5 (при работе в режиме гидродвигателя).

Наклонный диск 5 не вращается и устанавливается под углом к вертикали. Торцевая часть вращающего блока цилиндров прижимается к неподвижному распределительному устройству 1. Торцевой распределитель имеет два серповидных окна: А и Б (рис.11.13б), одно из которых соединяется с всасывающей, другое — с нагнетательной линиями. Рабочие камеры цилиндров сообщаются с серповидными окнами через отверстия 7.

У этих насосов значительны контактные силы в месте соприкосновения головки поршня с диском, поэтому снижается КПД. Рост контактных нагрузок можно ограничить назначением угла наклона диска не более =15…18 о .

Регулирование подачи насоса с наклонным диском и его реверсирование осуществляются изменением угла влево или вправо от вертикали. При реверсировании всасывающая и нагнетательная линии, естественно, поменяются местами.

Схема аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком показана на рис. 11.13б. Ведущий вал 5 через валик с двойным несиловым карданным шарниром передает вращение блоку цилиндров 2. основное усилие от сил давления жидкости на поршни переходит на блок цилиндров от фланца 4, установленного на ведущем валу, через шатуны 6, шарнирнозакрепленные на фланце и поршнях.

Поршни при вращении ведущего вала совершают сложное движение, вращаются вместе с блоком цилиндров и совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах. При этом происходят процессы всасывания и нагнетания рабочей жидкости. Кинематической основой аксиально-поршневых гидромашин является кривошипно-шатунный механизм.

Угол наклона блока ограничивается только конструктивными соображениями; = 25…30° для насосов, = 40° для гидромоторов.

Иногда насос и гидромотор объединяют в одном агрегате.

Промышленность выпускает аксиально-поршневые насосы с давлением 5…25 МПа; гидромоторы с крутящим моментом 6…1170 Н·м при давлении 5…25 МПа.

Источник