Существуют также аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы с неподвижными цилиндрами и клапанным и клапанно-щелевым1 распределением, приводимые в движение наклонным диском или эксцентриком и рассчитанные на давления до 100 МПа. Эти насосы необратимого действия.
Шиберный насос состоит из цилиндрического статора с подводящим и отводящим патрубками и эксцентрично, как в радиально-поршневом насосе, расположенного ротора, в котором имеются радиальные пазы с находящимися в них шиберами - пластинами, роликами или фигурными шиберами (рис. 8.6, а, б, в, г). Эти элементы легко перемещаются в пазах, прижимаясь к статору силой инерции, пружинами или давлением жидкости, подводимой изнутри. При вращении ротора шиберы поочередно отсекают порцию жидкости в рабочих камерах между ними и вытесняют ее в выходную камеру.
Рис. 8.6. Шиберные насосы
________________ ////////1 Со всасыванием жидкости через бесклапанные окна (щели) в стенках цилиндра. Подробнее см. [2, с. 168, 265].
Подвод и отвод жидкости осуществлен так, чтобы в замкнутой камере не происходило сжатия жидкости (см. рис. 8.6, б). Цилиндрические ролики ставят вместо пластин для уменьшения трения.
Для перекачивания вязких жидкостей служит насос, замыкателем которого является шибер, прижимаемый к овальному ротору под действием перепада давления жидкости ∆р (рис. 8.6, д).
В шиберном насосе двукратного действия (рис. 8.6, е) ротор и статор расположены соосно, но контур полости в статоре профилирован и имеются две пары окон - входных А и выходных Б. Поскольку рабочие камеры расположены диаметрально, то радиальные силы, действующие на ротор, уравновешены, а подшипники ротора разгружены.
Рабочий объём шиберного насоса определим, рассматривая площадь поперечного сечения M – M, через которое со скоростью 
проходят жидкость и пластины. Суммарный объём жидкости и пластин за один оборот насоса
,
где b – длина пластины; щ – угловая скорость вала. Из этого объёма вычтем объём пластин 
, где s и z – толщина и число пластин. Тогда рабочий объём
.
В насосе двукратного действия рабочий объём в два раза больше найденного.
Основные параметры всех шиберных насосов определены ГОСТ 14058 – 68, а пластинчатых насосов – ГОСТ 13167 – 73 (на давление 6,2 МПа) и ГОСТ 21111 – 75 (на 16 МПа). Частота вращения вала этих насосов равна 500 – 3000 об / мин, к. п. д. пластинчатого насоса средней мощности 0,85 [2].
ГЛАВА 9. НАСОСЫ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТИПОВ
§ 9.1. ВИХРЕВЫЕ НАСОСЫ
Способ действия вихревого насоса
Конструктивная схема вихревого насоса показана на рис. 9.1. Рабочее колесо а с плоскими радиальными лопастями б, образующими криволинейные каналы в, охватывается отводом г. Внутренний выступ к, входящий в отвод и охватывающий каналы в рабочего колеса, служит для разделения потоков всасывания д и подачи е.
В жидкости, заполняющей межлопастные каналы в, при вращении рабочего колеса развиваются центробежные силы. Они вызывают непрерывное движение жидкости из межлопастных каналов через цилиндрическое сечение рD2b2 в отвод г.
Ввиду неразрывности течения жидкость непрерывно втекает в межлопастные каналы из отвода г через плоское кольцевое сечение 
. Таким образом, в отводе образуется вихревое течение, показанное на левой проекции на рис. 9.1 штриховой стрелкой.
Кроме того, в отводе г возникает переносное тангенциальное течение, обусловленное тем, что массы жидкости, выбрасываемые из каналов в в отвод, обладают тангенциальной скоростью 
. Следовательно, принцип работы вихревого насоса состоит в том, что энергия жидкости, протекающей через межлопаточные каналы рабочего колеса, повышается за счет действия центробежных сил в ней; жидкость с повышенной энергией выносится вихревым потоком в отвод и вытесняется далее в напорный патрубок е. Взамен вытесняемой жидкости происходит непрерывное всасывание ее через патрубок д.
Основы теории
Теоретические (без учета потерь) значения основных параметров - давления и подачи вихревого насоса - могут быть получены из уравнения количества движения.
Пусть q - расход через межлопаточные каналы на единице длины отвода, м3/( 
); с2u - среднее значение тангенциальной составляющей абсолютной скорости на выходе из межлопаточных каналов в отвод, м/с; c0 – средняя скорость потока в отводе, м/с.
Рис. 9.1. Конструктивная схема вихревого насоса:
а - рабочее колесо; б - лопасти рабочего колеса; в - межлопастные каналы; ………………………..г - отвод; д - всасывающий патрубок; ж - вал рабочего колеса; ………………………………………………..к - разделитель потока
Рис. 9.2 К расчёту давления, развиваемого вихревым насосом
Если полагать приближенно ось отвода прямолинейной, то по схеме на рис. 9.2 уравнение количества движения для потока, выходящего из колеса в отвод,
,
Следовательно,
. (9.1)
Из (9.1) видно, что давление в отводе нарастает в направлении движения пропорционально длине отвода.
Интегрирование (9.1) даёт теоретическое повышение давления на длине l отвода
.
Теоретическое повышение напора на длине l отвода
. (9.2)
Расход в сечении отвода 
, поэтому (9.2) приводит к следующему уравнению теоретической характеристики вихревого насоса:
. (9.3)
Вследствие постоянства q и 
по длине отвода уравнение (9.3) графически изображается прямой линией (рис. 9.3).
________________
В основу вывода формулы положена предельно упрощённая модель течения. Действительная картина течения и количественные зависимости чрезвычайно сложны.
Рис. 9.3. Характеристики теоретического и действительного
напоров вихревого насоса [к уравнению (9.3)]
Потери напора в проточной полости насоса пропорциональны квадрату подачи, поэтому, построив на графике на рис. 9.3 характеристики потерь напора 
, вычитанием ординат получаем характеристику действительного напора 
.
Теоретическая мощность вихревого насоса
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 |
