Шестеренчатый насос - Gear pump
Шестеренчатый насос использует зацепление зубчатых колес для перекачки жидкости пути смещения. Это один из наиболее распространенных типов насосов для гидравлических систем. Шестеренчатый насос был изобретен около 1600 года Иоганном Кеплером .
Шестеренчатые насосы также широко используются на химических установках для перекачивания жидкостей с высокой вязкостью. Существует два основных варианта: насосы с внешним зацеплением, в которых используются две наружные цилиндрические шестерни , и насосы с внутренним зацеплением, в которых используются прямозубые цилиндрические шестерни с внешним и внутренним зацеплением (зубья внутреннего цилиндрического зубчатого колеса обращены внутрь, см. Ниже). Шестеренчатые насосы являются объемными (или фиксированными ), что означает, что они перекачивают постоянное количество жидкости за каждый оборот. Некоторые шестеренчатые насосы предназначены для работы в качестве двигателя или насоса.
Теория Операции
Когда шестерни вращаются, они разделяются на всасывающей стороне насоса, создавая пустоту и всасывающую способность, которая заполняется жидкостью . Жидкость переносится шестернями к напорной стороне насоса, где зацепление шестерен вытесняет жидкость. Механические зазоры небольшие - порядка 10 мкм. Тесные зазоры, а также скорость вращения эффективно предотвращают обратную утечку жидкости.
Жесткая конструкция шестерен и корпусов позволяет создавать очень высокие давления и перекачивать жидкости с высокой вязкостью .
Существует множество вариаций, включая цилиндрические и елочные зубчатые передачи (вместо цилиндрических зубчатых колес), лопастные роторы, похожие на нагнетатели Рутса (обычно используемые в качестве нагнетателей ), и механические конструкции, которые позволяют штабелировать насосы. Наиболее распространенные варианты показаны ниже (ведущая шестерня показана синим цветом, а натяжной ролик - фиолетовым ).
Конструкция насоса с внешним зацеплением для гидравлических систем.
Конструкция насоса с внутренним зацеплением ( геротором ) для автомобильных масляных насосов.
Конструкция насоса с внутренним зацеплением ( Crescent Internal Gear ) для жидкостей с высокой вязкостью .
Прецизионный шестеренчатый насос с внешним зацеплением обычно ограничен максимальным рабочим давлением 210 бар (21 000 кПа) и максимальной скоростью 3 000 об / мин. Некоторые производители производят шестеренчатые насосы с более высоким рабочим давлением и скоростью, но эти типы насосов имеют тенденцию быть шумными, и могут потребоваться особые меры предосторожности.
Порты всасывания и нагнетания должны сопрягаться в местах зацепления шестерен (показаны тусклыми серыми линиями на изображениях внутреннего насоса). Некоторые насосы с внутренним зацеплением имеют дополнительное уплотнение в форме полумесяца (показано справа вверху). Этот серповидный элемент удерживает шестерни разделенными, а также уменьшает вихревые токи.
Формулы насоса:
- Расход в галлонах США / мин = Производительность насоса × об / мин
- Мощность в л.с. = галлон США / мин × (фунт-сила / дюйм 2 ) / 1714
Эффективность
Шестеренчатые насосы обычно очень эффективны, особенно в системах с высоким давлением.
Факторы, влияющие на эффективность
- Зазоры: геометрические зазоры на конце и внешний диаметр шестерен допускают утечку и обратный поток. Однако иногда более высокие зазоры помогают снизить гидродинамическое трение и повысить эффективность.
- Люфт шестерни: высокий люфт между шестернями также допускает утечку жидкости. Тем не менее, это помогает уменьшить потери энергии из-за захвата жидкости между зубьями шестерни (так называемого удержания давления).
Приложения
- Нефтехимия: чистый или наполненный битум, пек, дизельное топливо, сырая нефть, смазочное масло и т. Д.
- Химические вещества: силикат натрия, кислоты, пластмассы, смешанные химические вещества, изоцианаты и т. Д.
- Краски и тушь.
- Смолы и клеи.
- Целлюлоза и бумага: кислота, мыло, щелок, черный щелок, каолин, известь, латекс, шлам и т. Д.
- Пища: шоколад, масло какао, наполнители, сахар, растительные жиры и масла, патока, корм для животных и т. Д.