Опорный конспект лекций для студентов специальности 090602 (стр. 15 )

Трехвинтовой  насос, наиболее  распространенный  из  винтовых,  состоит  из центрального  ведущего  винта,  являюще­гося  ротором,  и  двух  ведомых  винтов - замыкателей,  заключенных  в обойму  (рис. 8.4).  Винты  двухзаходные,  в  поперечном сечении  имеющие  вид  двузубых  шестерен,  профиль  зубьев  которых  очерчен  по  циклоидам. При вращении винтов жидкость, заполняющая  со  стороны  всасывания  полости, образованные между  нарезками  винтов  и  обоймой,  оказывается  отсеченной  от  входной  камеры  А  и перемещенной  вдоль  оси  к  выходной  камере Б.

Длина  винтов  зависит  от  перепада  давления  в  насосе.  На один шаг  t  приходится  перепад в  2 - 3 МПа, так  что  для  давления  15 - 20 МПа  длина винтов равна .

Рабочий  объём  насоса  q  равен  объёму  каналов,  по  которым  жидкость  движется  вдоль  винтов  в  пределах  одного  шага:

  ,

где  a – коэффициент,  зависящий  от  геометрии  зацепления  винтов  (для  стандартного  насоса ); - диаметр ведомого винта. Коэффициент  подачи  равен  [2].

В  этом  насосе  возникает  значительное  осевое  усилие,  прижимающее  винты  к  подпятникам.  Для  его  восприятия  под  пяты  винтов  подводится  жидкость  под  рабочим  давлением.  Насосы  больших  размеров  выполняют  с  двусторонним  подводом  жидкости  и  выходной  камерой,  расположенной  посредине.  Винты  имеют  по  две  нарезки  противоположного  направления,  благодаря  чему  ведущие  винты  полностью  разгружены  от  осевых  усилий,  а  на  ведущий  винт  действует  лишь  небольшое  усилие [20].

  Рис. 8.4.  Трёхвинтовой насос

ГОСТ  20883 – 75  распространяется  на  трёхвинтовые  насосы,  предназначенные  для  перекачивания  жидкостей  без  абразивных  примесей.  Пример  условного  обозначения  насоса  с  односторонним  подводом  жидкости,  с  подачей  25 м3/ч  и  давлением  до  4  МПа:  «Насос  3В  16/40  ГОСТ  20883 – 75».

Д в у х в и н т о в о й  н а с о с  выполняется  обычно  с  прямоугольной  резьбой,  что  упрощает  изготовление,  но  не  обеспечивает  герметичность  и  гидравлическую  передачу  крутящего  момента.  Винты  такого  насоса  связаны  посредством  зубчатой  пары.  Двухвинтовые  насосы  согласно  ГОСТ  20572 – 75  выпускаются  на  небольшие  подачи.  Они  применяются  для  перекачивания  нефтепродуктов,  эмульсий,  смол,  битумов,  сырых  нефтей  с  содержанием  газа,  морской  воды  и  песка  [20].

  § 8.3.  РОТОРНО –  ПОСТУПАТЕЛЬНЫЕ  НАСОСЫ

В эту группу входят роторно-поршневые с рабочими органами в виде поршней или плунжеров и шиберные насосы с рабочими органами в виде пластин (пластинчатый насос) или шиберов фи­гурного профиля (фигурно-шиберный насос).

Роторно-поршневые насосы бывают двух видов - аксиально-поршневые и радиально-поршневые.

В аксиально - поршневом насосе ось вращения ротора парал­лельна осям рабочих органов или составляет с ними угол, не превышающий 45°.  Различают насосы с наклонным блоком (рис. 8.5, а) и с наклонным диском (рис. 8.5, б). Насос первого вида состоит из многоцилиндрового блока (барабана) 1, поршни 2 которого связаны при помощи шатунов 3 с наклонным диском 4,  выполняющим  роль кривошипа  возвратно-поступательного на­соса.

  Рис. 8.5.  Роторно – поршневые насосы 

По  углу  г  наклона  диска  определяется  длина  хода  поршней  в  цилиндрах,  а  следовательно,  и  рабочий  объём  насоса:

  ,

где  z – число  поршней;  F – площадь  поршня;  DД – диаметр  окружности  заделки  шатунов  в  диске.

Силовая  и  кинематическая  связь  цилиндрового  блока  с приводным  валом  осуществляется  различными  средствами. Наиболее  распространена  связь  с  помощью двойного  карданного  сочленения,  обеспечивающего  приближенное  равенство  угловых  скоростей  блока  и  вала.

В  насосах  второго  типа  ведущее  звено  и  ротор  расположены  на  одной  оси. Поршни  (плунжеры)  опираются  непосредственно  на  наклонный  диск  через сферические  головки  (рис. 8.5, б)  или  гидростатические  башмаки,  скользящие  по диску.

В  обеих  схемах  применяется  торцовое  распределение  жидкости  через серпообразные  окна  а  и  b  в  золотнике  5  (рис. 8.5, а, в)  и  отверстия  6  в  донышках цилиндров  блока.  При  работе  насоса  торец  цилиндрового  блока  скользит  по поверхности  золотника,  цилиндры  попеременно  соединяются  с  окнами  а  и  b золотника  и  через  них - с  подводящей  и  отводящей  магистралями. Суще­ствуют также сферические золотники, допускающие некоторую несоосность скользящих поверхностей. В нейтральных  положе­ниях  цилиндров  отверстия  6  в  донышках  цилиндров перекрываются  перемычками, ширина  s  которых  несколько  превышает  размер отверстий  t.

Наиболее  распространенное  число  цилиндров  равно  7 - 9,  диаметры  цилиндров – 10 - 50 мм,  а  рабочие  объемы  – 5 - 1000 см3. Обычная  частота  вращения  вала  насосов средней  мощ­ности  составляет 1 - 2 тыс. об/мин,  а  в  отдельных  машинах - до 30 тыс. об/мин.  ГОСТ 17699 -72  определены  основные  пара­метры  нерегулируемых  аксиально-поршневых  насосов,  рассчи­танных  на  давление  до 16 МПа. Существуют  насосы, предназна­ченные  для  более  высоких  давлений - до 55 МПа. Мощность  некоторых насосов  достигает  3,5 МВт  при  подаче  свыше  500 м3/ч. Коэффициент  подачи  у большинства  насосов  достигает  0,97 - 0,98,  а  общий  КПД - 0,95 [2].

Схема  радиально-поршневого  насоса  представлена  на  рис. 8.5, г.  Цилиндровый  блок  (ротор) 1 имеет  несколько  (до де­вяти)  радиальных  цилиндров 2. Поршни 3, входящие  в  эти  ци­линдры,  наружными  концами  упираются  во  внутреннюю  поверх­ность  статора  4  или  вставленного  в  него  кольца,  увлекаемого  во  вращение  силами трения. Ротор  установлен  в  корпусе  эксцен­трично. На  оси  ротора  имеются  полости  6 и 7,  разделенные  пере­городкой 5. При  вращении  ротора  поршни,  скользящие  по дуге  ab,  отодвигаются  от  центра  ротора  и  всасывают  жидкость  из  полости 6.  При движении  поршней  по  дуге  bа  жидкость  выталки­вается  в  полость 7 и  далее  к нагнетательному  патрубку  насоса.

Для  увеличения  подачи  насоса  цилиндры  располагают  в  несколько (до шести) рядов. Эксцентриситет  регулируют  смещением  барабана  вручную  или  при  помощи электромагнитной  или  гидра­влической  системы. Эти  насосы  более  громоздки, чем аксиально-поршневые,  имеют  более  высокие  моменты  инерции  вращающихся  частей, поэтому  они  более  тихоходны,  вследствие  чего  их  применение  предпочтительно  при значительных  крутящих  моментах  и  малых  частотах  вращения  вала  (до 5 об/мин и ниже). Насосы  с  описанным  цапфовым  распределением  обычно  рассчитаны  на давления  до  25  МПа.