Шестеренчатый насос — принцип работы и устройство, характеристика, виды

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны. Они часто используются как для жидкостей с низкой вязкостью, такие как растворители, бензин и.т.д. Так же они прекрасно работают с высоковязкими жидкостями, например битум, клей, жидкое стекло, присадки, шоколад. Насосы могут работать в  широком диапазоне по вязкости: от 1 до 1 000 000 сПз.

Помимо этого насос может перекачивать жидкость с очень высокой температурой до + 400 ˚С. Это достигается за счет настраиваемого зазора между зубьями ротора и корпуса насоса в зависимости от температуры и вязкости.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами шестеренного насоса с внутренним зацеплением является ротор и ведомое колесо, которые работают по принципу «шестерня в шестерне». В устройстве данного типа шестеренчатого насоса  также можно выделить следующие элементы:

Схема шестеренного насоса с внутренним зацеплением

• Ведомая шестерня
• Ротор
• Система уплотнения вала
• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Встроенный предохранительный клапан

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ротор передает это движение ведомой шестерне.

1. Жидкость поступает через всасывающий патрубок в образовавшуюся полость между ротором (внешняя шестерня) и ведомой шестерней (внутренняя шестерня).
2. Жидкость проходит через насос между зубьями ротора и ведомой шестерни. Специальная вставка по форме полумесяца разделяет жидкость и действует как уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубком.
3. Перед вытеснением жидкости из напорного патрубка проточная часть насоса практически полностью заполнена жидкостью. Ротор и ведомое внутреннее колесо образуют полностью запертые уплотненные карманы, в которых и транспортируется жидкость. Затем шестерни повторно зацепляются и тем самым выдавливают жидкость в нагнетательный патрубок насоса.

Материальное исполнение

Типы уплотнения вала насоса

• Сальниковое уплотнение (ссылка на сальниковое уплотнение)
• Манжетное уплотнение
• Торцевое уплотнение (одинарное или двойное) (ссылка на торцевое уплотнение)
• Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое бесконтактное уплотнение)
• Магнитная муфта

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

• Только два подвижных элемента
• Только одно уплотнение вала
• Перекачка высоковязких жидкостей
• Работа без пульсаций
• Низкий NPSHr
• Настраиваемый зазор между зубьями и корпусом
• Широкий выбор материалов
• Реверсивный насос
• Простое обслуживание

Недостатки:

• Чувствителен к твердым включения
• Ограничение по давлению
• Подшипник постоянно находится в перекачиваемой среде
• Внешняя радиальная нагрузка на вал

Области применения

Шестеренчатые насосы  внутреннего зацепления применяются чаще всего в следующих отраслях промышленности

• Нефтяная и газовая промышленность
• Химическая промышленность
• Пищевая
• Судостроение и судоходство

Основные назначения шестеренного насоса:

• Перекачка топлива и смазочных масел
• Производство полимеров и эластомеров
• Производство спиртов и растворителей
• Перекачка битума, гудрона, смолы
• Пищевые продукты
• Краски, клей
• Мыльные растворы

Основные производители:

• Viking http://www.vikingpump.com
• Desmi Rotan desmi.com/
• Johnson Pump http://www.spxflow.com/en/johnson-pump/
• PSG Dover http://www.psgdover.com/
• Verder http://www.verderliquids.com/int/en/purchasing-gear-pumps-verdergear/
• Hydac hydac.com

Недостатки

Давайте рассмотрим детальнее недостатки данной конструкции.

 — С целью минимизации вытекания масла из области всасывания в область нагнетания зубья шестерен имеют очень плотное сцепление. Незначительный зазор остается, разве что, между оболочкой и самими зубьями. Тем не менее, по краю зубьев немного масла, все же, остается. Это называется «обратной подачей».  Проще говоря, уменьшается КПД.

 — Другим недостатком является наличие торцевой канавки, соединяющейся с областью нагнетания. Из-за этого уменьшается избыточный показатель давления.

 — Невыполнимость контроля подачи.

— Высокий показатель шума при работе.

Достоинства, преимущества:

— Небольшая стоимость и недорогой ремонт;

— Простота в обслуживании;

— Возможность перекачивать масло при больших температурах;

— Дозировка рабочих жидкостей.

Марки шестеренных насосов

Рассмотрим перечь наиболее распространенных марок шестеренных насосов:

Насосы с внешним (наружным) зацеплением.

• НШ
• Г11
• НМШ
• GP
• HY/ZFS — Bosch
• 1PF2G2 — Rexroth
• IPH — Duplomatic
• X1P — Vivolo
• GHP — Marzocchi

Марки и производители насосов c внутренним зацеплением

• PGF3 Rexroth
• PGH4 Rexroth
• IGP5 Duplomatic
• IGP5 Duplomatic

Формулы для расчета подачи шестеренного насоса

Расчетная схема для определения подачи шестеренного насоса, и основные зависимости показаны на рисунке:

Q = 2π·dн·m·b·n

Распространена и другая форма записи формулы. Теоретическую подачу шестеренного насоса можно определить, используя зависимость: