Пластинчатая гидромашина

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.

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.

Устройство и принцип действия

Схема аксиально поршневого насоса

Гидравлический аксиально поршневой насос можно разбить на следующие составные части:

1. Вал за счет поворота которого происходит цикл выполнения работы агрегата;
2. Диск, с закрепленными поршнями, диск еще называю наклонным;
3. Поршни располагаются в цилиндрическом блоке, при выдвижении всасывается жидкость, при в движении, нагнетается;
4. Часть насоса распределяющая, всасывающую часть от нагнетающей называется распределитель;
5. В цилиндрическом блоке находятся поршни он крутится вместе с основным валом;

При эксплуатации, от внешнего привода создается вращение вала, в совокупности с валом создается и вращение блока цилиндров. Поршни производят вращательные и возвратно-поступательные аксиальные движения. В момент выдвижения поршни находятся в всасывающей части распределительного блока, происходит забор жидкости в цилиндр. В момент в движения поршень находится на нагнетающей части того же распределительного устройства. За одно вращение вала, каждый поршень совершает полный цикл забора и выталкивания жидкости.

Связь сектора, отвечающего за всасывание с сектором нагнетания, происходит в распределяющем устройстве. Функционирование происходит следующим образом, цилиндрический блок сильно прижимается к распределяющему устройству. Между секторами распределительного устройства находятся уплотняющие перемычки. Дабы устранить возможность гидроудара уплотняющие перемычки имеют дроссельные канавки, равномерно стабилизирующие давление в камере. Расположение цилиндров аксиально относительно оси ротора.

Существует два вида аксиально поршневых насосов. Различаются они видом передачи движения поршням:

Виды аксиальных насосв

1. Насос с наклонным диском устроен следующим образом. Ось блока цилиндров совпадает с осью вала. Чтобы обеспечить возвратно поступательные движения поршням штоки крепятся на специальном наклоном диске.
2. Устройство насоса с наклонным блоком. Здесь чтобы обеспечить возвратно поступательные движения поршням инженеры придумали следующую задумку, и вместо диска наклонили сам блок цилиндров под углом альфа. Особенностью такого устройства является возможность регулирования меняя угол наклона блоков цилиндров. На рисунке он обозначен как альфа. Если оси цилиндра и основного вала совпадут мы получим механизм с 0 работой так как поршни не будут вовсе ходить. Регулировка таких насосов возможна на 25 градусов.

Устройство и принцип действия

Принцип работы пластинчатого насоса однократного действия

Изготавливают пластинчатые гидромашины однократного действия и двукратного действия. Известны также гидромашины многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двукратного действия — два раза.

Пластинчатые насосы могут использоваться в режиме гидромотора только в том случае, если в пространстве под пластинами расположены пружины, осуществляющие прижим пластин к корпусу статора. При отсутствии таких пружин насос не является обратимым.

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор гидромашины приходит во вращение. Под действием центробежной силы (или под действием силы упругости пружин, находящихся под пластинами) пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается (в эту полость происходит всасывание), а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается (из этой полости осуществляется нагнетание рабочей жидкости).

Рисунок, поясняющий принцип работы пластинчатой гидромашины с двумя пластинами

Изменение рабочего объёма в процессе работы возможно осуществлять только в машинах однократного действия. Однако в таких гидромашинах со стороны полости высокого давления на ротор действует постоянная радиальная сила, что приводит к более быстрому износу деталей гидромашины. В машинах двукратного действия полостей высокого давления — две, и радиальные силы скомпенсированы друг другом.

Изменение рабочего объёма (регулирование гидромашины) осуществляется путём изменения эксцентриситета — величины смещения оси ротора относительно оси статора.

Пластинчатые гидромашины способны работать при давлениях до 14 МПа , рекомендуемые частоты вращения обычно лежат в пределах 1000—1500 об/мин.

В сравнении с шестерёнными, пластинчатые гидромашины создают более равномерную подачу , а в сравнении с роторно-поршневыми и поршневыми гидромашинами — дешевле, проще по конструкции и менее требовательны к фильтрации рабочей жидкости.

Пластинчатые гидромашины широко применяются в системах объёмного гидропривода (например, в приводе металлорежущих станков).

Как выбрать вакуумный насос

Для правильного подбора вакуумного насоса нужно знать, как минимум 2, технические характеристики, либо область применения (тогда наши инженеры подберут Вам насос, исходя из опыта):

• Требуемый уровень вакуума в системе — давление, которое требуется для вашего процесса (стоит отметить, что предельное остаточное давление, указанное в характеристиках к насосам, не является рабочим давлением в системе, т.к. предельное остаточное давление — это наименьшее давление, которое может быть достигнуто в определенных условиях при использовании вакуумного насоса). Единиц измерения остаточного давления множество: атм., кг*с/см2, Па, мбар, мм ртутного столба и др.
• Скорость откачки (производительность) — определяется при помощи откачиваемого объема по специальной формуле, указанной ниже, измеряется в м3/ч, л/с, л/мин.

• t — время откачки, часы
• V — объем откачиваемой емкости (герметичной), м3.
• S — производительность насоса, м3/ч.
• Pн — уровень начального вакуума, мбар (чаще всего это 1 атмосфера, 1013 мбар).
• Pк — уровень необходимого вакуума в емкости, мбар.
• k — коэффициент запаса, зависит от проводимости системы, герметичности и множества других факторов, в общем случае для упрощения расчетов он равен 2.

Поскольку вы уже знаете несколько видов ПРВН, стоит рассмотреть выбор вакуумного насоса на примерах.

Пример №1

Под данные характеристики подходят 2 вида насосов:

1. Пластинчато-роторные маслосмазываемые.
2. Пластинчато-роторные маслозаполненые двухступенчатые.

Здесь стоит начать с небольшого предисловия, в советское время маслосмазываемые насосы не были так популяризированы, как сейчас и на всех подобных процессах стояли насосы типа 2НВР (маслозаполненный).

В данном случае, усилие на шпон, создаваемое при давлении 10-4 мбар составит 0,9999999 кгс/см2, в то время как при давление 0,1 мбар будет 0,9999 кгс/см2, как видно, разница между ними составляет примерно 0,01%, также стоит отметить, что стоимость ПРВН выше в среднем на 30%, следовательно, здесь стоит остановить свой выбор на маслосмазываемом насосе.

Пример №2

Под данные характеристики подходит 1 вид насоса:

1. Пластинчато-роторные маслозаполненые двухступенчатые.

Здесь стоит отметить, что данное давление сможет создать лишь ПРВН маслозаполненый, да и данный насос применяется во время лиофильной сушки.

Пример №3

1. Сухой пластинчато-роторный насос.

Зная применение вакуумного насоса, можно легко и просто подобрать оборудование, как в данной ситуации.

Статью подготовил сотрудник высокого вакуума, Евгений Сильченко.

Пластинчатые гидромашины двойного или двукратного действия

Основная особенность шиберного насоса двукратного действия состоит в том, что его статор в поперечном разрезе имеет овальную форму. Двигаясь по внутренней поверхности такого статора, каждый шибер ротора совершает два такта за один оборот вала. Работает пластинчатый насос двукратного действия по следующему алгоритму.

• Временные рабочие камеры (транспортируемая среда закачивается в них и затем вытесняется в нагнетательную магистраль) формируются такими элементами, как внешняя поверхность ротора, овальная внутренняя поверхность статора, две рядом расположенные пластины и боковые диски. При этом временные рабочие камеры наименьшего объема создаются в том месте внутренней полости шиберного насоса, где зазор между ротором и неподвижной частью двигателя минимальный.
• Высокая герметичность временных рабочих камер обеспечивается за счет того, что пластины, скользя своей торцевой частью по внутренней поверхности статора, плотно прижимаются к ней.
• После прохождения пластинами участка с минимальным зазором между ротором и статором объем временной рабочей камеры увеличивается. Это приводит к тому, что в ней резко снижается давление, а значит, создается область разрежения воздуха. При прохождении участка внутренней поверхности статора, где расположен боковой диск, прорези в котором соединены со всасывающей магистралью, происходит наполнение временной камеры перекачиваемой средой.
• Когда временная рабочая камера, уже наполненная перекачиваемой жидкостью, проходит следующий участок с минимальным зазором между ротором и статором, в ней увеличивается давление рабочей среды, что и способствует вытеснению последней в прорезь второго бокового диска, соединенную с нагнетательной магистралью.
• Таким образом, за счет овальной формы поперечного сечения статора весь вышеописанный процесс за один оборот вала ротора происходит два раза.

Принцип работы пластинчатого насоса двухкратного действия

На силу прижатия торцевой части рабочих пластин к внутренней поверхности статора при их скольжении по ней влияет давление перекачиваемой жидкости, оказываемое на заднюю поверхность таких элементов. Рассчитать усилие, с которым пластины в процессе скольжения прижимаются к внутренней поверхности статора, можно, если умножить давление жидкости, воздействующей на заднюю поверхность таких элементов, на площадь их торцевой части. При перекачивании под определенным давлением жидкостей, характеризующихся плохими смазывающими свойствами, могут возникать ситуации, когда между торцевой поверхностью пластин и внутренними стенками статора не будет формироваться тонкая пленка рабочей среды. Эксплуатация насоса пластинчатого типа в таких условиях способствует интенсивному износу его рабочих элементов.

Если пластинчатый насос планируется использовать для перекачивания жидкости, которая поступает к всасывающему патрубку под давлением, превышающим 150 бар, то для решения таких задач выбирают модели насосных устройств, конструкция которых укомплектована двойными пластинами. Перекачиваемая жидкость в таких случаях подается через отверстие в задней торцевой части шиберного насоса и поступает в пространство между спаренными пластинами, что и позволяет компенсировать слишком большое давление жидкости, оказываемое на рабочие лопатки.

Технические характеристики шиберных (пластинчатых) насосов Blackmer

КАКИМ ОБРАЗОМ ШИБЕРНЫЕ НАСОСЫ ФИРМЫ BLACMER ОБЕСПЕЧИВАЮТ ВЫСОКИЙ ОБЪЕМНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ. Как показано на рисунке 1, в насосах фирмы Blackmer используется ротор со скользящими лопатками (пластинами), эти пластины еще называют шиберами, которые через всасывающее (впускное) отверстие втягивают жидкость, проходящую позади лопаток, в насосную камеру. При вращении ротора жидкость перемещается между лопатками к выпускному отверстию, через которое проходит ее нагнетание. Каждая лопатка механически и гидравлически проталкивает жидкость вперед.

Лопатки вращаются за счет трех сил: (1) центробежной силы, возникающей при вращении ротора (2) усилия толкателей, движущихся между противоположными парами лопаток, и (3) давления жидкости, проходящей через желобки лопаток, воздействующего на заднюю часть лопаток. Пластинчатый насос фирмы Blackmer, устроен так, что при каждом обороте насоса перемещается постоянный объем жидкости. Изменение давления оказывает минимальное влияние. Турбулентность и проскальзывание, ведущие к потере энергии, сведены к минимуму, что обеспечивает высокий объемный КПД.

Общее описание и назначение шестеренчатых насосов

Перемещение жидкостей по магистралям различного типа происходит использованием гидравлических насосов. Существует три основные категории устройства:

• роторный;
• шестеренчатый;
• мембранный тип.

Области применения шестеренчатого насоса являются среды, имеющие необходимое стабильное давление. Устанавливается система основным способом на автомобили, для перекачки масла и гидравлических составов. Шестеренчатый насос способен длительно обеспечивать всю систему необходимым давлением, практически не перегревается. Бесперебойная подача масла необходима для сохранения ресурса трущихся деталей, долговечной работы двигателя.

Шестеренчатый насос омывателя заднего стекла

В автомобилях, комплектующихся картером сухого типа, оборудованным дополнительным масляным баком, механизм отвечает за перегон жидкости из одной емкости к другой. Шестеренные насосы для масла используется для прогона масла за счет системы, состоящей из двух элементов. Первая шестеренка стабильно закреплена на валу, вторая именуются ведомой, находится при постоянном контакте с первым элементом. Нагнетание жидкости происходит за счет конструкции зубьев, они выполняют роль лопастей, захватывают масло.

Шестеренчатые механизмы подразделяются на два основных вида. Конструкция, имеющая внутреннее зацепление применяется при системах, где необходима компактность, надежность и высокая производительность. Разновидность насосов зацеплением наружного типа обладают более простой конструкцией, повышенной мощностью, однако имеют большие габариты.

Промышленный насос

Кроме автомобильной промышленности, шестеренчатые установки имеют крупную область применения. Существуют различные категории, различающиеся по уровню давления, от низкой до высокой системы оценки. Системы низкого давления рассчитаны на мощность до 5 бар, используются для перекачки изделий густого состава, средние – рассчитаны до 30 бар, применяются в гидравлических системах станков. Насосы высокого давления обладают производительностью до 70 бар, применяются некоторыми типами промышленного оборудования.