3.2. Объемные насосы

Объемные насосы – насосы, в которых перемещение жидкости (или газа) осуществляется в результате периодического изменения объема рабочей камеры. К ним относятся: поршневые насосы, пластинчатые, шестеренчатые, водокольцевые.

Поршневые насосы (рис. 3.4). В поршневых насосах рабочий орган (поршень) совершает в цилиндре возвратно-поступательное движение, сообщая перекачиваемой жидкости энергию.

П одача Q, м³/с, насоса определяется по формуле

Q = (3.6)

где d – диаметр поршня, м; S – ход поршня, м; n – частота перемещения поршня, с^–1.

Поршневые насосы перекачивают различные жидкости, создавая большие напоры (до 15 МПа), обладают хорошей всасывающей способностью (до 7 м) и высоким КПД (η = 0,75–0,85).

Их недостатками являются: тихоходность, неравномерность подачи жидкости и невозможность ее регулировать.

Поршневые насосы применяют для заполнения огнетушителей, газовых баллонов, их испытаний и т. д.

Аксиально-поршневые насосы (рис. 3.5). Несколько поршневых насосов 2 размещены в одном барабане 3, вращающемся на оси распределительного диска 1. Штоки поршней 4 шарнирно закреплены на диске, вращающемся на оси 5. При вращении вала 6 поршни перемещаются в осевом направлении и одновременно вращаются с барабаном.

Рис. 3.5. Аксиально-поршневой насос:

1 – распределительный диск; 2 – поршень; 3 – барабан; 4 – шток; 5 – ось; 6 – вал;

7 – канал в распределительном диске; а – направление течения жидкости

В распределительном диске 1 выполнены два серповидных окна. Одно из них соединено с масляным баком, а второе с магистралью, в которую подается масло.

За один оборот вала барабана каждый поршень совершает ход вперед и назад (всасывание и нагнетание).

Подача насоса определяется по формуле

(3.7)

где D_б – диаметр барабана, м; d – диаметр поршня, м; i – число поршней; n – скорость вращения вала, об/мин; ᵞ- наклон шайбы, град.

Достоинством насосов является равномерность подачи жидкости, высокое развиваемое давление (40–50 МПа) и КПД (η = 0,85–0,9).

В системах управления автолестниц и подъемников насосы используются и как гидромоторы и как гидронасосы.

Шестеренчатый насос (рис. 3.6) состоит их корпуса 2 и зубчатых колес 1. Одно из них приводится в движение, второе в зацеплении с первым свободно вращается на оси. При вращении шестерен жидкость, находящаяся во впадинах 3 зубьев, перемещается по окружности корпуса.

Рис. 3.6. Шестеренчатый насос:

1 – зубчатое колесо; 2 – корпус; 3 – впадина

Они характеризуются постоянной подачей жидкости и работают в диапазоне 500–2500 об/мин. Их КПД в зависимости от частоты вращения и давления достигает 0,65–0,85. Они обеспечивают глубину всасывания до 8 м и могут развивать напор более 10 МПа. Используемый в пожарной технике насос НШН-600 обеспечивает подачу Q = 600 л/мин и развивает напор Н до 80 м при n = 1 500 об/мин.

Подача насоса определяется по формуле

(3.8)

где R и r – радиусы шестерен по высоте и впадинам зубьев, см; b – ширина шестерен, см; n – частота вращения вала, об/мин; η – КПД.

В этих насосах предусматривается перепускной клапан. При избыточном давлении через него перетекает жидкость из полости нагнетания во всасывающую полость.

Пластинчатый (шиберный) насос (рис. 3.7) состоит из корпуса с запрессованной в него гильзой 1. В роторе 2 размещены стальные пластины 3. Приводной шкив закреплен на роторе 2.

Ротор 2 размещен в гильзе 1 эксцентрично. При его вращении пластины 3 под действием центробежной силы прижимаются к внутренней поверхности гильзы, образуя замкнутые полости. Всасывание происходит за счет изменения объема каждой полости при ее перемещении от всасывающего отверстия к выпускному.

Подача, см³/мин, пластинчатых насосов определяется по формуле

, (3.9)

где n – частота вращения ротора, об/мин; и – радиусы статора и ротора, см; b – ширина пластины.

Пластинчатые насосы могут создавать напоры 16–18 МПа, обеспечивают забор воды с глубины до 8,5 м при КПД, равном 0,8–0,85.

Смазка вакуумного насоса осуществляется маслом, которое подается в его всасывающую полость из масляного бака вследствие разрежения, создаваемого самим насосом.