Сайт шестеренчатый насос представляет собой роторный насос, который использует изменение и движение рабочего объема, образованного между цилиндром насоса и зацепляющейся шестерней, для транспортировки жидкости или создания в ней давления. Два замкнутых пространства состоят из двух шестерен, корпуса насоса и передней и задней крышек. При вращении шестерен объем пространства со стороны расцепления шестерен увеличивается от малого, образуя вакуум для всасывания жидкости, а объем пространства со стороны зацепления шестерен увеличивается от большого до малого, и выдавливает жидкость в трубопровод. Всасывающая полость и нагнетательная полость разделены линией зацепления двух шестерен. Давление на выходе шестеренчатого насоса полностью зависит от сопротивления на выходе насоса.

1. Принцип работы шестеренчатого насоса

Основные понятия:

Концепция шестеренчатый насос Очень прост. Его основная конструкция заключается в том, что две шестерни одинакового размера зацепляются и вращаются друг с другом в плотно прилегающей оболочке. Внутренняя часть оболочки имеет форму цифры «8», и в ней установлены две шестерни. Внешний диаметр и обе стороны шестерни плотно прилегают к корпусу. Материал из экструдера поступает в середину двух шестерен через всасывающее отверстие, заполняет это пространство, перемещается вдоль корпуса вместе с вращением зубьев и, наконец, выгружается, когда два зуба входят в зацепление.

С точки зрения терминологии шестеренный насос также называется устройством объемного вытеснения, которое подобно поршню в цилиндрКогда зубец попадает в пространство, заполненное жидкостью другого зубца, жидкость несжимаема, и зубец не могут одновременно занимать одно и то же пространство, поэтому жидкость механически выдавливается. Благодаря непрерывному зацеплению зубцов это явление происходит непрерывно, поэтому на выходе насоса обеспечивается постоянный расход жидкости, который одинаков для каждого оборота насоса. Благодаря непрерывному вращению приводного вала насос непрерывно подает жидкость. Производительность насоса напрямую зависит от скорости вращения насоса.

Фактически, в насосе наблюдается небольшая потеря жидкости, поскольку эти жидкости используются для смазки подшипников и обеих сторон шестерён, а корпус насоса никогда не может быть установлен без зазора, поэтому 100% жидкости не может быть выброшено из выпускного отверстия, поэтому небольшая потеря жидкости неизбежна, что не позволяет насосу достичь КПД 100%. Тем не менее, насос всё ещё может работать исправно, и для большинства экструдируемых материалов его КПД может достигать 93%–98%.

Для жидкостей, вязкость или плотность которых изменяется в процессе работы, насос не будет испытывать существенного влияния. При наличии демпфера, например, сетчатого фильтра или ограничителя на стороне нагнетательного отверстия, насос будет прокачивать жидкость через них. Если демпфер изменяется в процессе работы, то есть если фильтрующая сетка загрязняется, засоряется или увеличивается противодавление ограничителя, насос будет поддерживать постоянный расход до тех пор, пока не будет достигнут механический предел прочности наиболее слабого элемента устройства.

Фактически, скорость насоса ограничена, и в основном зависит от рабочей жидкости. При перекачке нефти насос может вращаться с очень высокой скоростью, но если жидкость представляет собой расплав высоковязкого полимера, то при физической нагрузке это ограничение значительно возрастает.

Крайне важно подавать высоковязкую жидкость в двухзубчатое пространство со стороны всасывающего отверстия. Если это пространство не заполнено, насос не сможет обеспечить точный расход, поэтому значение PV также является ограничивающим фактором и переменной процесса. В связи с этими ограничениями производители шестеренчатых насосов выпускают серию продукции с различными характеристиками и производительностью. Эти насосы будут подбираться под конкретный процесс применения, чтобы оптимизировать производительность и стоимость системы.

Устройство привода:

Шестеренчатый насос приводится в действие независимым двигателем, что позволяет эффективно компенсировать пульсации давления на входе и колебания расхода. Пульсации давления на выходе шестеренного насоса можно контролировать в пределах 1%. Использование шестеренного насоса на экструзионной линии позволяет увеличить скорость потока на выходе, а также сократить сдвиг и время пребывания материала в экструдере.

Насос с внешним зацеплением является наиболее распространённым. Как правило, под шестерённым насосом подразумевают насос с внешним зацеплением. Его конструкция показана на рисунке и состоит в основном из ведущей и ведомой шестерен, корпуса насоса, крышки насоса и предохранительного клапана. Герметичное пространство, образованное корпусом насоса, крышкой насоса и шестернёй, является рабочей зоной шестеренчатого насоса. Оси двух шестерен установлены в отверстия подшипников на двух крышках насоса соответственно, а вал ведущей шестерни выходит из корпуса насоса и приводится во вращение двигателем. Насос с внешним зацеплением прост по конструкции, имеет малый вес, низкую стоимость, надёжен в работе и имеет широкий спектр применения.

При работе шестеренчатого насоса ведущее колесо вращается вместе с двигателем и приводит во вращение ведомое колесо. При постепенном разъединении зубцов всасывающей камеры с одной стороны, объём всасывающей камеры увеличивается, давление падает, и жидкость из всасывающей трубы всасывается насосом; всасываемая жидкость выталкивается в нагнетательную камеру шестернёй, находящейся в канавке зубьев, двумя путями. После того, как жидкость попадает в нагнетательную камеру, зубья шестерен обеих шестерен непрерывно зацепляются, так что жидкость сжимается и поступает из нагнетательной камеры в нагнетательную трубу. Ведущая и ведомая шестерни непрерывно вращаются, и насос может непрерывно всасывать и нагнетать жидкость.

Корпус насоса оснащён предохранительным клапаном. При превышении номинального давления нагнетания перекачиваемая жидкость автоматически открывает предохранительный клапан, возвращая жидкость под высоким давлением во всасывающий трубопровод.

Шестерёнчатый насос с внутренним зацеплением состоит из пары внутренних шестерён, находящихся в зацеплении друг с другом, серповидных деталей, корпусов насосов и т.д. между ними. Роль серповидной детали заключается в разделении всасывающей и нагнетательной камер. При вращении ведущей шестерни образуется частичный вакуум, где шестерни разъединяются, и жидкость всасывается в насос, заполняя зубья всасывающей камеры, а затем поступает в нагнетательную камеру двумя путями: через внутреннюю и внешнюю стороны серповидной детали. При входе зубьев шестерён в зацепление жидкость, находящаяся между зубьями, сжимается и направляется в нагнетательную трубу.

Помимо самовсасывающей способности, производительности и давления нагнетания, шестеренный насос не имеет всасывающего и нагнетательного клапанов на корпусе. Он отличается простотой конструкции, равномерной производительностью и надёжностью работы, однако имеет низкую эффективность, высокий уровень шума и вибрации, а также подвержен износу. Он в основном используется для перекачки различных масел, не вызывающих коррозии, не содержащих твёрдых частиц и обладающих смазывающими свойствами, температура которых обычно не превышает 70 ℃, таких как смазочные масла, пищевые растительные масла и т. д. Диапазон подачи составляет 0,045–30 мс/ч, диапазон давления – 0,7–20 МПа, а рабочая скорость – 1200–4000 об/мин.

Конструктивные особенности:

● Простая конструкция и низкая цена;

● Низкие трудоемкость и широкое применение;

● Торцевые крышки и межзубцовые канавки шестерен образуют множество неподвижных герметичных рабочих камер, которые могут использоваться только как количественные насосы.

В передаче используется новая технология, соответствовавшая передовым международным стандартам 1990-х годов – зубчатый профиль с двойной арксинусоидой. По сравнению с эвольвентными передачами, её главное преимущество заключается в отсутствии относительного скольжения по поверхности зубьев при зацеплении, что обеспечивает отсутствие износа, балансировку, отсутствие защемления жидкости, низкий уровень шума, длительный срок службы и высокую эффективность. Насос освобождается от ограничений традиционной конструкции, открывая новые горизонты в области проектирования, производства и применения шестерёнчатых насосов.

Насос оснащён предохранительным клапаном перепада давления для защиты от перегрузки. Общее обратное давление предохранительного клапана в 1,5 раза превышает номинальное давление нагнетания насоса. Его также можно регулировать в соответствии с фактическими потребностями в пределах допустимого диапазона давления нагнетания. Однако этот предохранительный клапан не может использоваться в качестве редукционного клапана в течение длительного времени, и при необходимости редукционный клапан может быть установлен отдельно.

Уплотнение конца вала насоса выполняется в двух исполнениях: механическое уплотнение и сальниковое уплотнение, выбор которого определяется конкретными условиями эксплуатации и требованиями пользователя.

2. Характеристики работы

Преимущества: Простая и компактная конструкция, небольшие габариты, малый вес, хорошая технологичность, низкая цена, сильное самовсасывание, нечувствительность к масляным загрязнениям, большой диапазон скоростей, устойчивость к ударным нагрузкам, простота обслуживания и надежная работа.

Недостатки: Несбалансированная радиальная сила, большие проточные артерии, высокий уровень шума, низкая эффективность, плохая взаимозаменяемость деталей, сложность ремонта после износа, невозможность использования в качестве регулируемого насоса.

Улавливание нефти:

Причина: Во время работы эвольвентного шестеренчатого насоса, поскольку объём, заключённый в стыке шестерен, со временем изменяется, часть гидравлического масла часто оказывается запертой между зубьями. Как показано на рисунке, это называется явлением масляного захвата. Несжимаемое гидравлическое масло вызывает сильную вибрацию и шум на внешней шестерне, что влияет на нормальную работу системы.

Меры: Открытые разгрузочные канавки на передней и задней крышках или плавающих втулках, и принцип открытия разгрузочных канавок: расстояние между двумя канавками составляет минимальный закрытый объем, а закрытый объем изменяется от большего к меньшему для сообщения с напорной масляной камерой, а закрытый объем Он сообщается с полостью всасывания масла, когда он изменяется от малого к большому.

Утечка：

Утечка из шестерёнчатого насоса относительно велика. Путь утечки через шестерни внешнего зацепления следующий: один — зазор в головке шестерни, второй — проверка зазора и третий — зазор в зацеплении.

Среди них утечка через люфт торца относительно велика, составляя 80%–85% от общей утечки. При повышении давления первая утечка не изменяется, а вторая значительно увеличивает прогиб. Это основная причина утечек шестеренных насосов с внешним зацеплением. Низкий объёмный КПД делает их непригодными для насосов высокого давления.

Эффективность:

Шестеренчатые насосы эффективны при перекачке вязких жидкостей и обеспечивают постоянный расход. Они, как правило, менее эффективны при работе с жидкими или маловязкими жидкостями из-за повышенной внутренней утечки.

Решение: Компенсация зазора на торце осуществляется с помощью мер балансировки статического давления, а между шестерней и крышкой добавляется компенсационная деталь, такая как плавающая втулка и плавающая боковая пластина.

Несбалансированная сила:

Справа находится камера давления масла, а слева — камера всасывания масла. Давление в обеих камерах не сбалансировано; кроме того, давление в камере давления масла постепенно снижается из-за утечки через верхние зубья. Эти два несбалансированных давления воздействуют на радиальное несбалансированное давление шестерни и шкалу вала. Чем выше давление масла, тем больше усилие, которое ускоряет износ подшипников, сокращает срок их службы, изгибает вал и увеличивает износ верхних зубьев и отверстий вала.

Профилактические меры: Используйте канавки выравнивания давления или масляные камеры уменьшения давления.

3. Распространенные неисправности

Невозможно разрядить

Неприятное явление: Насос не может производить разгрузку.

Причина неисправности: Направление вращения противоположное; всасывающий или нагнетательный клапан закрыт; на входе нет материала или давление слишком низкое; вязкость слишком высокая, и насос не может захватить материал.

Контрмеры: Проверьте направление вращения; убедитесь, что клапан закрыт; проверьте клапан и манометр; проверьте вязкость жидкости, появляется ли расход, пропорциональный скорости, при работе на низкой скорости; если поток есть, то приток недостаточен.

Недостаточный поток:

Неприятное явление: Недостаточная производительность насоса.

Причина неисправности: Всасывающий или нагнетательный клапан закрыт; давление на входе низкое; выпускной трубопровод заблокирован; сальниковая коробка негерметична; скорость слишком низкая.

Контрмеры: Убедитесь, что клапан закрыт; проверьте, открыт ли клапан; убедитесь, что объем нагнетания в норме; затяните; если большая утечка влияет на производительность, работу следует остановить и разобрать для проверки; проверьте фактическую скорость вала насоса.

Необычный звук:

Неприятное явление: Необычный звук.

Причины неудачи: Большой эксцентриситет муфты или плохая смазка; неисправность двигателя; неисправный редуктор; неправильная установка уплотнения вала; деформация или износ вала.

Меры противодействия: Выровняйте или заполните смазкой; проверьте двигатель; проверьте подшипники и шестерни; проверьте уплотнение вала; проверьте разборку транспортного средства.

Перегрузка по току:

Неприятное явление: Избыточный ток.

Причина неисправности: Слишком высокое давление на выходе; слишком высокая вязкость расплава; плохо подобран пакет вала; изношен вал или подшипник; неисправен двигатель.

Контрмеры: Проверьте оборудование и трубопроводы, расположенные ниже по потоку; проверьте вязкость; проверьте уплотнение вала и отрегулируйте его соответствующим образом; проверьте после остановки, не слишком ли тяжелая ручная рукоятка; проверьте двигатель.