Пластинчатый и роторный насосы

Шиберный насос активно применяется в самых различных отраслях производства: пищевой, нефтяной, фармацевтической, косметической, химической и других. С его помощью перекачиваются вещества в жидком виде или тягучей консистенции.

Устройство пластинчатого насоса

Основу простой и уникальной конструкции шиберного насоса составляет ротор с пропиленными по кругу через равные промежутки пазами. Вставленные в них пластинки оснащаются выдвижной пружиной. Ротор устанавливается в статор (корпус, гильзу, стакан), имеющий два отверстия: впускное и выпускное. Некоторые конструкции имеют по два таких отверстия, через которые жидкость подаётся в насос и выводится из него.

Особенности конструкции

Конструкция шиберного насоса состоит из:

  • корпуса с двумя патрубками (всасывающего и нагнетательного), который изготавливается из чугуна или стального сплава;
  • приводного двигателя (как правило, асинхронного типа);
  • вала с пластинами (ротора), который вращается внутри корпуса по эксцентриковой траектории (рабочие пластины располагаются в специальных пазах ротора, кроме того, на поверхности данного конструктивного элемента выполнены пазы, имеющие разные углы наклона в тех местах, где они выходят к граням вала).
Основные части шиберного насоса

Основные части шиберного насоса

Пластинчатые насосы делятся на две большие категории: устройства одинарного и двойного принципа действия. Их основное конструктивное различие заключается в форме поперечного сечения статора – элемента, внутри которого и вращается ротор.

Принцип работы пластинчатых (или шиберных) насосов как одинарного, так и двойного действия можно описать следующим образом.

  • При вращении ротора пластины, имеющие возможность свободно перемещаться в посадочных пазах в радиальном направлении, выдвигаются из них под действием центробежной силы.
  • Торцевая часть выдвинутых пластин входит в плотное соприкосновение с внутренними стенками статора и начинает скользить по ним, перемещая перекачиваемую устройством среду.
Принцип работы шиберного насоса

Принцип работы шиберного насоса

В зависимости от схемы, по которой построено управление работой насоса шиберного типа, такое устройство может относиться к регулируемым насосам:

  • прямого управления;
  • непрямого.
Схемы управления регулируемых шиберных насосов

Схемы управления регулируемых шиберных насосов

.2Расчет угла наклона пластин

2.3 Расчет угла скоса верхнейкромки пластины

. Расчет проходных сеченийраспределителя

.1 Расчет размеров основныхвсасывающих окон

.2 Расчет проходного сечениявспомогательных всасывающих окон

.3 Расчет геометрииперегородок распределителя

.4 Расчет дросселирующихотверстий основных окон

.4.1 Размеры дросселирующейпрорези нагнетающих окон

.4.2 Размеры дросселирующейпрорези всасывающих окон

.5 Расчет дросселирующихотверстий вспомогательных окон

.5.1 Размеры дросселирующейпрорези нагнетающих окон

.5.2 Размеры дросселирующейпрорези всасывающих окон

.5.3 Определение положениявспомогательный всасывающих окон

. Проектировочный расчет вала

.1Определение диаметровучастков вала

.2 Проверка прочностишлицевого соединения

.3 Проверка прочностишпоночного соединения

. Расчет сил прижимараспределительного диска к статору

. Проверочный расчет вала

.1 Расчет вала на статическуюпрочность

.2 Расчет на усталостнуюпрочность

.3 Расчет опор вала

. Расчет болтового соединениякрышки и корпуса

Заключение

Список использованнойлитературы

Приложение

Провести расчет пластинчатого насоса двукратного действия.

Исходные данные:

рабочий объём,

image001.gif;

рабочеедавление,

image002.gif;

частотавращения

image003.gif.

В современном машиностроении широко применяются пластинчатые насосы игидромоторы, которые отличаются простотой и надежностью конструкции, а такжекомпактностью и малым весом.

Пластинчатые насосы принадлежат к числу наиболее совершенных и дешевыхвидов насосов, применяемых для автоматизации рабочих процессов впромышленности. В сравнении с шестеренными пластинчатые насосы обеспечиваютболее равномерную подачу, а в сравнении с поршневыми — проще по конструкции,дешевле, меньше по габаритам и менее требовательны к фильтрации рабочейжидкости.

В станкостроении пластинчатые насосы применяются главным образом вгидроприводах подачи агрегатных, сверлильно-расточных, токарных и фрезерныхстанков, а также в гидроприводах стола и других механизмов шлифовальныхстанков, в гидроприводах для транспортировки, индексации, зажима и загрузкидеталей, обрабатываемых на автоматических станочных линиях. Пластинчатые насосыприменяются также в гидропрессах, автопогрузчиках, экскаваторах, бульдозерах идругих строительно-дорожных машинах, в прокатном оборудовании (блюминги,прокатные станы), в автомобилях (усилители приводов руля, механизмыопрокидывания самосвалов), в химическом машиностроении (приводы для вращенииразличных мешалок), в корабельных механизмах (приводы лебедок для подъемагрузов, устройства для изменения шага винта), лесозаготовительных машинах, длялитья под давлением, пищевом машиностроении и т.п.

Пластинчатые насосы и гидромоторы разделяются на машины однократного имногократного действия. В машинах однократного действия за один оборот валапроисходит один цикл работы, включающий в себя процесс всасывания и нагнетания.В машинах двух- трех- и более кратного действия за один оборот вала происходятсоответственно два, три и более цикла работы.

Насосы однократного действия выполняются как в регулируемом, так и внерегулируемом исполнении, а насосы многократного — в нерегулируемомисполнении. Преимуществом насосов многократного действия являетсяуравновешенность радиальных сил давления жидкости на пластинчатый ротор,благодаря чему они пригодны для работы на более высоком, чем насосыоднократного действия, давлении жидкости (140 кГ/см2 и выше).

По герметичности пластинчатые машины несколько уступают аксиальным роторно-поршневымнасосам и гидромоторам — объемный к.п.д. пластинчатых насосов при расходе от 6до 200 л/.мин и давлении 140 кГ/см2 (13,7 МПа) находится в диапазоне0,64-0,93 (большее значение относится к насосам с большей подачей).Соответственно эффективный к.п.д. обычно составляет 0,41-0,82 (при работе наминеральном масле вязкостью 21 сст).

Принцип работы насоса

На валу 1 насоса закреплен ротор 7, в пазах которого свободноперемещается 10 пластин 9. При пуске насоса пластины выбрасываются центробежнойсилой и в дальнейшем при работе контакт пластин с кривой статора 8осуществляется под действием центробежной силы и давления нагнетаемой жидкости,которая для этой цели подводится под пластины. Процессы всасывания и нагнетанияосуществляют камеры насоса, каждая из которых образуется двумя соседнимипластинами, внутренней поверхностью статора, наружной цилиндрическойповерхностью ротора, торцевой поверхностью крышки корпуса 4 и торцевойповерхностью распределительного диска 2. При вращении ротора объём камеры всасыванияувеличивается, образуется разрежение, в результате чего камера заполняетсявсасываемой рабочей жидкостью.

В то же время объём камеры нагнетания уменьшается, рабочая жидкостьвытесняется в напорную магистраль.

За один оборот ротора каждая камера 2 раза производит всасывание инагнетание рабочей жидкости. Таким образом, рассматриваемый насос имеет двеполости всасывания и две полости нагнетания, которые соединяются в однувсасывающую и одну напорную магистрали обводными каналами в корпусе 3, распределительномдиске 2 и крышке корпуса насоса 4. Такое выполнение насоса позволяетуравновесить давление рабочей жидкости на ротор насоса, действующие в двухполостях нагнетания, расположенных диаметрально противоположно и разгрузитьподшипники.

Особенностью данного насоса является наличие в каждом пазу ротора двухпластин 9, имеющих скошенные кромки на гранях, примыкающих к боковому диску 2,крышке корпуса 4 и к статору 8, так что уплотнение между полостями всасывании инагнетания осуществляется двумя кромками.

При прохождении пластинами полости всасывания пространство под пластинамисоединяется с всасывающей магистралью, а при прохождении пластинами полостинагнетания пространство под пластинами соединяется с напорной магистралью,вследствие чего они разгружены в радиальном направлении от давления рабочейжидкости. Пластины производят всасывание и нагнетание рабочей жидкости, подобнопоршням в роторно-поршневых насосах, причем эта подача прибавляется к основномупотоку, нагнетаемому из камер между пластинами.

Распределительный диск 2 выполнен плавающим и при работе насосаавтоматически прижимается к статору давлением рабочей жидкости.

Порядок сборки-разборки насоса

Сборка насоса осуществляется в следующем порядке:

.На валу 1 поочередно устанавливаются распределительный диск 2 суплотняющими кольцами 14, ротор 7 с пластинами 9, статор 8. При этомраспределительный диск и статор устанавливаются относительно друг друга штифтом20.

. Крышка корпуса 4 с уплотнительным кольцом 12 и с запрессованнымподшипником 18 устанавливается на вал 1. При этом необходимо обеспечить входштифта 20 на крышке в соответствующее отверстие в статоре.

. Вал 1 устанавливается в корпус 3, снабженный уплотнительным кольцом 13.

. Крышка корпуса 4 приворачивается болтами 11 к корпусу 3.

. На другой конец вала устанавливается подшипник 17, стопорное кольцо 15и манжета 16. Подшипниковый узел закрывается крышкой 5 через прокладку 6.Крышка крепится к корпусу насоса винтами 12. На выходном конце валаустанавливается шпонка 19.

. Для транспортировки насоса предусмотрены пробки 10, которые передустановкой обязательно смазываются маслом И-40А ГОСТ 20799-88.

Разборка насоса осуществляется в обратном порядке.

Выбираем в качестве профиля статора кривую, обеспечивающую линейноеизменение относительной скорости и постоянное ускорение пластины относительноротора.

Рабочий объём насоса выполненного по схеме, когда в подаче участвуютпластины, определяется, как [1, стр.29]:

image004.gif(1)

гдеV0- рабочийобъём насоса, см3/об;

image005.gif— большийрадиус профиля, см;

image006.gif— меньшийрадиус профиля статора, см;

image007.gif— ширинаротора, см;

Дляустранения возможности отрыва пластин от статора и исходя из опыта использованиянасосов данного типа, задаёмся следующими соотношениями [1, стр. 29], [2, стр.98,99]:

image008.gif(2)

Подставляявыбранные конструктивные параметры и соотношения в формулу (1), решаем полученноеуравнение относительно image009.gif.

image010.gif

image011.gif

Ширинуротора, определяем согласно формуле (1), по уже известным image009.gif и image012.gif:

image013.gif

Проверка:

получившегосярабочего объёма насоса:

image014.gif,

чтоотличается от заданного не более чем на 5% (0,006%);

выполненияусловий (2):

image015.gif

Уголimage016.gif, внутри которого расположена кривая профиля статора,определяется как, [2, стр.97]:

image017.gif,

гдеimage018.gif— угол, соответствующий уплотняющим перемычкам, внутрикоторого профиль образуется радиусами image006.gif и image005.gif;

image019.gif— угол,на котором расположены пластины;

image020.gif-количество пластин, согласно рекомендациям, принимаем image021.gif, [2, стр.48];

image022.gif(image023.gifна величину image024.gif дляобеспечения герметичности насоса).

image025.gif

image026.gif.

image027.gif.

Уравнениекривой статора image028.gifимеет вид:

приimage029.gif, image030.gif;

приimage031.gif,

image032.gif.

Строимэскиз профиля статора. рис.1., расчетные данные сводим в табл.1.

Таблица1. Профилирование статорного кольца.

φ, град

4

8

12

16

20

24

28

32

36

40

φ/α

0,083

0,167

0,250

0,333

0,417

0,500

0,583

0,667

0,750

0,833

(φ/α)2

0,007

0,028

0,063

0,111

0,174

0,250

0,340

0,444

0,563

0,694

0,5(φ/α)2

0,003

0,014

0,031

0,056

0,087

0,125

0,170

0,222

0,347

ρ, мм

39

39,028

39,111

39,25

39,444

39,694

40,00

40,306

40,556

40,751

40,889

image033.gif

Рис.1. Эскиз статорного кольца.

Комплектация и устройство оборудования

Лепестковый насос также часто называют роторным. Исходя из этого можно сделать логический вывод о строении оборудования этого типа.

А именно:

  1. Основой лепесткового насоса является специальный ротор. Как правило, такой роторный механизм усовершенствован специальными пазами.
  2. Пластины вставляются в пазы ротора и позволяют своей работой обеспечивать возможность входа и выхода циркулирующего водного потока.
  3. Выдвижная пружина, располагающаяся между пластинами.
  4. Статор. В него устанавливается ротор. Статор имеет на своей поверхности 2 отверстия. Одно из них является впускным, а другое — выпускным.

Преимущества пластинчатого шиберного насосаПеред тем как приступить к эксплуатации насоса, нужно ознакомиться с инструкцией и посмотреть обучающее видео

Следует отметить, что некоторые конструкции предполагают наличие в статоре по паре таких отверстий. Они необходимы для того, чтобы вода поступала в насос и после этого выводилась из него.

Именно такое строение и позволяет брать комплектующие, которые будут изготовлены из самых разных и дешевых материалов.

Таким образом, можно изготовить насос, который будет отвечать всем потребностям, а при поломках заменить износившуюся деталь более крепкой из другого материала.

Преимущества

  • Относительно винтовых или шестерёнчатых насосов КПД пластинчатых значительно выше.
  • Максимально упрощённая конструкция прочна и долговечна. Прочность механизма сводит вероятность сбоев в работе к минимуму.
  • Шиберные насосы позволяют перекачивать абразивные и кристаллизующиеся жидкости: с мягкими включениями до 1 см, с твёрдыми не более 500 микрон.
  • Простая замена пластин при поломке. Для ремонта шиберного насоса не требуется привлечение профессиональных ремонтников, что значительно экономит средства.
  • Корпус (гильза, стакан) насоса и пластины (лопатки) подбираются под перекачиваемое вещество.
  • Для создания вакуума, возможен «сухой» запуск.
  • Некоторые модели предусматривают реверсивный режим, что значительно расширяет область применения шиберных насосов и даёт возможность производству быть многопрофильным.
  • Почти бесшумная работа компактного оборудования не доставляет неудобств работникам. Вибрация пластинчатых насосов относительно других приспособлений ниже примерно на 50%.
  • Экономичное энергопотребление сокращает материальные затраты на обслуживание примерно на 20-30 %. Как следствие снижается себестоимость транспортируемой продукции.
  • Возможно использование в качестве дозатора.
  • Устройство пластинчатых насосов допускает изготовление рабочих деталей из разных материалов для получения определённой устойчивости к химическим веществам, исключения искрообразования, повышения износостойкости, применения в пищевой промышленности и так далее.
ремонт шиберного насоса

Не рекомендуется длительное использование шиберного насоса на сухом ходу. Повышает производительность устройства функция электрообогрева, специальная теплообменная рубашка, уплотнительные кольца из тефлона.

Основные виды и типы пластинчатых (шиберных) насосов

Насосное оборудование шиберного типа различают в зависимости от конструктивных особенностей, а также по принципу действия.

Разделение по принципу действия предполагает выделение моделей:

1. Однократного действия. Особенность техники этого типа заключается в том, что этапы всасывания перекачиваемой среды и ее нагнетания через выходной патрубок происходит только один раз в течение полного оборота ротора.

2. Двукратного действия. Это оборудование позволяет совершить всасывание и нагнетание среды дважды в течение одного полного оборота ротора.

Принцип работы шиберного насоса двукратного действия

Фото: принцип работы шиберного насоса двукратного действия

В зависимости от конструкции рабочего органа выделяют:

  • классические пластинчатые насосы;
  • агрегаты, оснащенные гибким ротором (производится из эластомерных материалов);
  • оборудование, оснащенное подвесными лопастями;
  • насосы с внешними пластинами;
  • агрегаты роликового типа.

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.

Материалы, используемые в производстве насосного оборудования

Корпус шиберного насоса, а также основные элементы его проточной части изготавливаются из серого или ковкого чугуна, а также стальных сплавов углеродистого или нержавеющего типа. Толкатель и ротор в пластинчатом насосе может быть произведен из:

  • полиэфирэфиркетона;
  • углеграфита;
  • NBR;
  • EPDM.

Модель оборудования подбирается с учетом требований к его температурной, абразивной и коррозионной стойкости. Уплотнение вала насосного оборудование может иметь картриджное или торцевое исполнение. Возможно также оснащение вала магнитной муфтой.

Купить пластинчатые насосы от компании Гидролидер 

Наша компания предоставляет на выбор все типы пластинчатых насосов. Мы гарантируем:

  • Качество. Поскольку работаем только с проверенными поставщиками.
  • Цену. Мы предлагаем товар по самым приятным и вкусным ценам.
  • Обслуживание. У нас работают только профессионалы, знающие свое дело и готовые проконсультировать вас по любому вопросу.
  • Выбор. Мы имеем огромный ассортимент продуктов, который ежедневно пополняется новинками.

Купив продукт у нас, вы обретете качественный продукт по приятной цене.

  • 13.09.2021Какая спецтехника самая востребованная в России
  • 10.09.2021Мульчер: типы и назначение, устройство и характеристики

Устройство пожарного шиберного насоса

Чтобы повысить технические и эксплуатационные характеристики центробежных насосов, в вакуумных системах пожарных машин устанавливают шиберные насосы. Их автономная работа не вмешивается в конструкцию выхлопной системы автомобиля и может иметь как ручной, так и электрический привод. Более надёжно работают аппараты, изготовленные из устойчивых к коррозии материалов. Так как в рабочем процессе не исключается попадание воды в полость, шиберы могут заедать из-за скопления ржавчины в роторных пазах. Также необходимо тщательно следить за масляной смазкой трущихся элементов, так как используемое масло в процессе работы постепенно выбрасывается наружу, смешиваясь с водой.

шиберный насос устройство

Вакуумный пластинчатый агрегат создаёт необходимое при заполнении водой разрежение во всасывающих рукавах и полости пожарного насоса, создавая напор 16-18 мПа.

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;

Оценка статьи:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд

(

2

оценок, среднее:

3,00

из 5)

loading.gif

Загрузка…

Пластинчатые насосы (Шиберные) Ссылка на основную публикацию

Пластинчатые насосы (Шиберные)
Гидро | Пневм

Основные сферы применения: какие задачи позволяют решать пластинчатые насосы

Шиберные насосы позволяют решать целый спектр специфических задач:

  • перекачивать аэротопливо;
  • транспортировать различные аэрозоли;
  • работать со смазочными материалами и топливом разных типов;
  • осуществлять перекачку спиртов и растворителей;
  • транспортировать аммиак, а также сжиженный нефтяной газ;
  • использоваться для транспортировки фреона в холодильном оборудовании.

Техника нашла свое применение в газовой и нефтяной отраслях промышленности, в химической промышленности и энергетике, в авиастроении, судостроении и судоходстве, в машиностроительной сфере.

#ФОРМА#

4.1 Определение диаметров участков вала

С учетом гидромеханических потерь и отсутствия подпора на входе в насос,крутящий момент на валу насоса, [1, стр.38],

image164.gif,(27)

гдеimage165.gif— давление нагнетания, Па;

image166.gif— рабочийобъём, м3/об;

image167.gif— полныйКПД насоса (для данной конструкции насоса image168.gif, [5,стр.287]).

image169.gif.

Изусловия статической прочности по теории наибольших касательных напряженийопределяем диаметр вала, выполненного из материала Сталь 45 ГОСТ 1050-88 инагруженного только крутящим моментом (эквивалентный момент равен крутящему):

image170.gif

image171.gif(28)

гдеimage172.gif— предел текучести материала, [6, т.1, стр. 86] ;

image173.gif-коэффициент запаса прочности.

image174.gif

Сучетом посадки на конец вала игольчатого подшипника, принимаем image175.gif. Назначаем подшипник 4254902 ГОСТ 4657-82.

Диаметрвала под ротор находим из условия технологической выполнимости эвольвентногошлицевого соединения. Назначаем шлицевое эвольвентное соединение ГОСТ 6033-80:наружный диаметр Dэ =25 мм, модуль m=1,25мм, количество зубьев z=18.При этом диаметр впадин шлицев image176.gif.

Длякрепления насоса к электродвигателю АИР132М6 ТУ 16-525.564-84, выходной участоквала выполняем коническим по ГОСТ 12081-72, диаметром 30 мм. Соединение -муфтой с торообразной оболочкой 200-1-30-2-38-1 ГОСТ 20884-93.

Надиаметр вала dвп/п=30 ммназначаем подшипник радиальный с короткими цилиндрическими роликами 32206 ГОСТ8328-75.

Диаметрбуртика под подшипник, dбп:

image177.gif,

гдеr =2 мм — координата фаски подшипника.

4.2 Проверка прочности шлицевого соединения

Прочность шлицевого соединения определяется по формуле, [6, т.2,стр.860]:

image178.gif,(29)

где image179.gif— допускаемое напряжение на смятие;≈ 0,7…0,8 -коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между зубьями;- числозубьев;≈ m=1,25 мм — высота поверхности контакта зубьев;з -рабочая длина зубьев;m = m·z=1,25·18=22,5 мм — расчетный диаметр поверхностиконтакта.

image180.gif

Условие выполняется.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки