В ходе моего исследования гидравлических систем я пришел к пониманию принципа работы шестеренчатые насосыЭти насосы незаменимы для перекачки жидкостей в различных областях применения благодаря своей надежности и эффективности. Понимание принципов работы шестерёнчатых насосов позволяет мне эффективно устранять неполадки и оптимизировать производительность системы. В этой статье я подробно расскажу о фундаментальных принципах работы шестерёнчатых насосов, объясню их конструкцию, принцип работы и преимущества. Моя цель — предоставить ценную информацию, которая поможет другим специалистам в этой области лучше понять и применять эту важнейшую технологию.

●Основная концепция шестеренного насоса

Принцип работы шестерёнчатого насоса очень прост. Его основная конструкция заключается в том, что две шестерни одинакового размера зацепляются и вращаются друг с другом в плотно прилегающем корпусе. Внутренняя часть корпуса имеет форму цифры «8», и внутри установлены две шестерни. Внешний диаметр и обе стороны шестерни плотно прилегают к корпусу. Материал из экструдера поступает в середину двух шестерён через всасывающее отверстие, заполняет пространство, перемещается вдоль корпуса за счёт вращения зубьев и, наконец, выгружается при зацеплении двух зубьев.

Терминологически шестерёнчатый насос также называется объёмным насосом, который действует подобно поршню в цилиндре. Когда один зубец входит в пространство для жидкости другого зубца, жидкость несжимаема, и зубец не может одновременно занимать одно и то же пространство, поэтому жидкость механически выдавливается.

Благодаря непрерывному зацеплению зубьев это явление происходит непрерывно, поэтому на выходе насоса обеспечивается постоянный расход жидкости, одинаковый при каждом обороте насоса. Благодаря непрерывному вращению приводного вала насос непрерывно подает жидкость. Подача насоса напрямую зависит от скорости вращения.

Фактически, в насосе наблюдается небольшая потеря жидкости, поскольку эти жидкости используются для смазки подшипников и обеих сторон шестерен, а корпус насоса никогда не может быть установлен без зазора, поэтому жидкость не может вытекать из выпускного отверстия 100%. Таким образом, небольшая потеря жидкости неизбежна, что не позволяет насосу достичь КПД 100%. Тем не менее, насос 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 самого слабого компонента устройства.

Скорость насоса ограничена, в основном, типом рабочей жидкости. При перекачке нефти насос может вращаться с высокой скоростью, но если жидкость представляет собой расплав высоковязкого полимера, это ограничение значительно возрастает при физической нагрузке.

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.

Шестерня и вал насоса PEP-II объединены в единое целое, а весь корпус закален для увеличения срока службы. Подшипник типа «D» оснащен механизмом принудительной смазки, позволяющим полимеру проходить через поверхность подшипника и возвращаться к впускному отверстию насоса, обеспечивая эффективную смазку вращающегося вала. Эта особенность снижает вероятность задержки и разрушения полимера. Прецизионная обработка корпуса насоса позволяет точно подогнать подшипник типа «D» к валу шестерни, что гарантирует отсутствие эксцентриситета вала и предотвращает его износ. Уплотнение Parkwood и манжетное уплотнение из ПТФЭ вместе образуют водоохлаждаемое уплотнение.

Такое уплотнение фактически не контактирует с поверхностью вала. Принцип его действия заключается в охлаждении полимера до полурасплавленного состояния для образования самоуплотняющегося слоя. Также может использоваться уплотнение Rheoseal, имеющее канавки с обратной спиралью на внутренней поверхности уплотнения вала, что позволяет полимеру создавать обратное давление на вход. Для облегчения монтажа производитель разработал посадочное место под кольцевой болт, соответствующее фланцевому креплению другого оборудования, что упрощает изготовление цилиндрических фланцев.

Шестеренчатый насос PEP-II оснащен нагревательными элементами, соответствующими характеристикам насоса, которые могут быть выбраны пользователем, что обеспечивает быстрый нагрев и контроль температуры. В отличие от нагрева в корпусе насоса, повреждение этих компонентов ограничивается одной платой и не влияет на весь насос.

●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, а также сократить сдвиг и время пребывания материала в экструдере.

Шестерёнчатый насос с внешним зацеплением является наиболее распространённым и обычно относится к шестерёнчатым насосам с внешним зацеплением. Его конструкция показана на рисунке 1 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 шестерёнчатого насоса. Оси двух шестерен установлены в отверстия подшипников на двух крышках насоса, а вал ведущей шестерни выходит из корпуса насоса и приводится во вращение двигателем. Шестерёнчатый насос с внешним зацеплением отличается простотой конструкции, малым весом, низкой стоимостью, надёжностью работы и широким спектром применения.

При работе шестерёнчатого насоса ведущее колесо вращается вместе с двигателем и приводит во вращение ведомое колесо. При постепенном размыкании зацепляющихся зубьев на одной стороне всасывающей камеры 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 способами.

После попадания жидкости в нагнетательную камеру зубья обеих шестерен непрерывно зацепляются, обеспечивая выдавливание жидкости 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, при котором шестерня выходит из зацепления, и жидкость всасывается насосом, 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 поступает 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, надёжностью работы, но низкой эффективностью, высоким уровнем шума и вибрации, а также износоустойчивостью. Он в основном используется для перекачки различных масел, не вызывающих коррозии, не содержащих твёрдых частиц и обладающих смазывающими свойствами, при температуре, как правило, не превышающей 70 ℃, таких как смазочные масла и пищевые растительные масла. Диапазон подачи составляет 0,045–30 мс/ч, диапазон давления – 0,7–20 МПа, а рабочая скорость – 1200–4000 об/мин.

●Конструктивные особенности

⑴ Простая структура и низкая цена;

⑵ Низкие трудозатраты и широкое применение;

⑶ Торцевые крышки и межзубцовые канавки шестерни образуют множество неподвижных герметичных рабочих камер, которые могут использоваться только как количественный насос.

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 во время зацепления, что обеспечивает отсутствие износа, балансировку, отсутствие застревания жидкости, низкий уровень шума, длительный срок службы и высокую эффективность. Насос избавлен от ограничений традиционной конструкции, что открывает новые горизонты в проектировании, производстве и применении шестерёнчатых насосов.

●Классификация шестеренчатых насосов

Что касается основных компонентов шестерен, то они в основном состоят из обычных шестеренчатые насосы и насосы с дуговой передачей. Обычные насосы с обычной передачей более долговечны, чем насосы с круговой передачей, при транспортировке загрязненных сред. Насосы с круговой передачей имеют специальную конструкцию, обеспечивают транспортировку чистой среды, низкий уровень шума и длительный срок службы. Каждый из них имеет свои преимущества.