Шестерённый насос
Шестеренный насос представляет собой зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих герметическое замыкание рабочих камер и передачу вращающего момента с ведущего вала на ведомый.
Наиболее простым по конструкции и самым распространенным является шестеренный насос с внешним зацеплением (рис. 83). Он состоит из корпуса 4 и двух эвольвентных зубчатых колес (шестерен) 1 и 3, находящихся в зацеплении. В представленной конструкции ведущей является шестерня 1, а ведомой — 3.
Жидкость во всасывающей полости заполняет впадины между зубьями. Затем впадины с жидкостью перемешаются по дугам окружности от полости всасывания в полость нагнетания (показано стрелками). В полости нагнетания каждый зуб входит в соответствующую впадину и вытесняет из нее жидкость (в частности, зуб 6 входит во впадину 5), Таким образом жидкость вытесняется из впадин в полость нагнетания. Следует иметь в виду, что впадина несколько больше зуба, поэтому часть жидкости возвращается обратно в полость всасывания.
Рис. 83. Шестерённый насос: 1 – ведущая шестерня; 2, 5 – впадины (рабочие камеры); 3 – ведомая шестерня; 4 – корпус; 6 - зуб
Шестеренные насосы могут быть с внешним и внутренним зацеплением (рис. 84).
Рис. 84. Схема шестерёнчатого насоса с внешним зацеплением (а) и внутренним зацеплением (б)
Число зубьев может быть уменьшено до двух, при этом вращающиеся элементы будут иметь очертания, напоминающие восьмерку (рис. 85).
Рис. 85. Схема нагнетателя восьмёрочного типа: 1 – корпус; 2 – рабочие колёса.
В таком нагнетателе необходимо обеспечить привод от двигателя обеих восьмерок, так как в отличие от зубчатых насосов они не имеют зацепления.
Достоинства:
высокий напор (5 МПа для шестеренного насоса, 0,5 МПа для насоса восьмерочного типа);
простота конструкции и высокая надёжность;
возможность перекачивания вязких жидкостей;
способность работать при высокой частоте вращения;
лучшая равномерность подачи в сравнении с поршневыми насосами;
реверсивность – возможность менять направление перекачивания при изменении направления вращения шестерней.
Недостатки:
невысокая (по сравнению с динамическими насосами) производительность (не более 0,1 м3/ч);
нерегулируемость рабочего объёма;
быстрый износ рабочих органов;
низкий КПД (до 0,75%);
наличие запертых объёмов, из которых необходимо предусмотреть отведение жидкости, чтобы избежать возникновения большого момента сопротивления, вызванного малой сжимаемостью жидкости.
Области применения
Шестерёнчатые насосы широко используются в системах объёмного гидростатического привода и в системах смазки. Шестерёнчатые насосы применяются для получения давлений до 20 МПа (теоретически при очень чистой жидкости и высокой точности изготовления).
Рис. 86. Шестерёнчатые насосы с внешним (а) и внутренним (б) зацеплениями в разрезе
Кулачковый и шестёренчатый героторный насосы
Рис. 87. Кулачковый и героторный механизм
Принцип работы
При неизменных моменте и частоте вращения, давление и напор, создаваемые шестерёнчатым насосом, тем выше, чем больше число зубьев его шестерней. Однако с ростом числа зубьев шестерней падает производительность насоса. Для повышения производительности при неизменных габаритных размерах шестерёнчатого насоса требуется уменьшить число зубьев, меняя соответствующим образом их геометрию. При минимально возможном числе зубьев шестерёнчатый насос с внешним зацеплением вырождается в кулачковый насос (рис. 87,а), а шестерёнчатый насос с внутренним зацеплением – в шестеренчатый героторный (рис. 87, б).
Рис. 88. Кулачковый насос с серповидными кулачками в разрезе