Пластинчатый насос (Шиберный) — устройство, принцип работы

Пластинчатый насос – это роторная объемная гидромашина вытеснителями в которой являются две и более лопасти (шиберов). Его часто называют шиберным или роторно-пластинчатым. Имея не плохие характеристики и практичную конструкцию, он завоевал большой спектр применения в различных промышленных секторах. Его конструкция используется в пищевой, фармацевтической и косметической промышленности.

Пластинчатый насос

Технические данные:

Используются в различных станках и гидравлических усилителях рулевого управления;
Номинальное давление на выходе до 12,5 МПа;
КПД до 85 %;
Вращающий момент 30 оборотов в секунду;

Пластинчатые гидромашины двойного или двукратного действия

Основная особенность шиберного насоса двукратного действия состоит в том, что его статор в поперечном разрезе имеет овальную форму. Двигаясь по внутренней поверхности такого статора, каждый шибер ротора совершает два такта за один оборот вала. Работает пластинчатый насос двукратного действия по следующему алгоритму.

Временные рабочие камеры (транспортируемая среда закачивается в них и затем вытесняется в нагнетательную магистраль) формируются такими элементами, как внешняя поверхность ротора, овальная внутренняя поверхность статора, две рядом расположенные пластины и боковые диски. При этом временные рабочие камеры наименьшего объема создаются в том месте внутренней полости шиберного насоса, где зазор между ротором и неподвижной частью двигателя минимальный.
Высокая герметичность временных рабочих камер обеспечивается за счет того, что пластины, скользя своей торцевой частью по внутренней поверхности статора, плотно прижимаются к ней.
После прохождения пластинами участка с минимальным зазором между ротором и статором объем временной рабочей камеры увеличивается. Это приводит к тому, что в ней резко снижается давление, а значит, создается область разрежения воздуха. При прохождении участка внутренней поверхности статора, где расположен боковой диск, прорези в котором соединены со всасывающей магистралью, происходит наполнение временной камеры перекачиваемой средой.
Когда временная рабочая камера, уже наполненная перекачиваемой жидкостью, проходит следующий участок с минимальным зазором между ротором и статором, в ней увеличивается давление рабочей среды, что и способствует вытеснению последней в прорезь второго бокового диска, соединенную с нагнетательной магистралью.
Таким образом, за счет овальной формы поперечного сечения статора весь вышеописанный процесс за один оборот вала ротора происходит два раза.

Принцип работы пластинчатого насоса двухкратного действия

На силу прижатия торцевой части рабочих пластин к внутренней поверхности статора при их скольжении по ней влияет давление перекачиваемой жидкости, оказываемое на заднюю поверхность таких элементов. Рассчитать усилие, с которым пластины в процессе скольжения прижимаются к внутренней поверхности статора, можно, если умножить давление жидкости, воздействующей на заднюю поверхность таких элементов, на площадь их торцевой части. При перекачивании под определенным давлением жидкостей, характеризующихся плохими смазывающими свойствами, могут возникать ситуации, когда между торцевой поверхностью пластин и внутренними стенками статора не будет формироваться тонкая пленка рабочей среды. Эксплуатация насоса пластинчатого типа в таких условиях способствует интенсивному износу его рабочих элементов.

Если пластинчатый насос планируется использовать для перекачивания жидкости, которая поступает к всасывающему патрубку под давлением, превышающим 150 бар, то для решения таких задач выбирают модели насосных устройств, конструкция которых укомплектована двойными пластинами. Перекачиваемая жидкость в таких случаях подается через отверстие в задней торцевой части шиберного насоса и поступает в пространство между спаренными пластинами, что и позволяет компенсировать слишком большое давление жидкости, оказываемое на рабочие лопатки.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Это интересно: Мембранные (диафрагменные) насосы: принцип работы, разновидности, применение

Устройства одинарного действия

Поперечное сечение ротора шиберных насосов, работающих по принципу одинарного действия, имеет цилиндрическую форму. Изменение объема временной рабочей камеры (это необходимое условие эффективной работы насосного оборудования пластинчатого типа) обеспечивается за счет того, что ротор относительно неподвижной части двигателя совершает вращательные движения по эксцентриковой траектории.

Принцип работы шиберных насосов одинарного и двойного действия, несмотря на различия в их конструкции, один и тот же.

Принцип действия шиберного насоса одинарного типа

Гидромашины регулируемого типа

В шиберных насосах регулируемого типа положение статорного кольца можно менять. Регулировка пространственного положения статора относительно вращающегося внутри него ротора, для выполнения которой в конструкции насоса имеется три винта, осуществляется следующим образом.

При помощи винта ограничения подачи можно изменять эксцентриковую траекторию, по которой двигается ротор. Благодаря этому регулируется уровень подачи шиберного насоса.
При помощи винта регулировки положения опоры можно изменять пространственное положение статора в вертикальной плоскости. От данного параметра зависят динамические характеристики насоса и уровень шума, который он издает при работе.
Винт регулировки максимального давления позволяет контролировать данный параметр за счет изменения степени сжатия специальной пружины.

Устройство шиберного насоса с регулируемым рабочим объёмом

Принцип работы шиберного (пластинчатого) насоса регулируемого типа заключается в следующем.

Давление перекачиваемой среды, зависящее от величины сопротивления жидкости в гидравлической системе, воздействует на внутренние стенки статора, а через них – на регулировочную пружину. Пока значение такого давления меньше, чем сила сопротивления пружины, статорное кольцо находится в эксцентриситете по отношению к ротору.
По мере того как в гидравлической системе возрастает давление рабочей среды, увеличивается и степень ее воздействия на стенки неподвижной части двигателя и регулировочную пружину.
В тот момент, когда давление жидкости превысит давление противодействия пружины, статорное кольцо начнет переходить из эксцентриситета в концентричное положение. При этом происходит уменьшение объема временных рабочих камер шиберного насоса, и, соответственно, снижается давление жидкости, которую он подает в нагнетательную магистраль. В ходе дальнейшего увеличения давления жидкости, поступающей во всасывающий патрубок, напор рабочей среды в нагнетательной магистрали может приблизиться к нулю (нулевой ход насоса). Однако даже в этой ситуации насос будет подавать перекачиваемую жидкость в нагнетательную магистраль, объем которой будет равен величине внутренних утечек устройства. Величина давления жидкости в подающей магистрали, при котором становится возможной вышеописанная ситуация, изменяется степенью сжатия регулировочной пружины.

Принцип работы регулятора давления

В оснащение регулируемых шиберных насосов, в которых предусмотрена опция нулевого хода, входит дренажная система. Через нее из зоны высокого давления рабочей камеры устройства отводятся все внутренние утечки. Наличие в конструкции шиберного насоса такой системы позволяет эффективно отводить тепло от трущихся элементов устройства, а также обеспечивает их смазку.

Особенности шиберного насоса: принцип работы, применение в производстве и плюсы оборудования

Широкая популярность шиберного насоса обусловлена особенностями строения внутренних деталей приспособления, они имеют вид плоских либо фигурных пластин. Еще в далеком 1974 году советский конструктор Борис Григорьев поработал над конструкцией внутренних элементов, и все манипуляции оказались удачными. После презентации трудов всему миру изобретатель из СССР оформил патент в 29 странах земного шара, чем заслужил большое уважение современников. Сегодня шиберный насос используется во многих отраслях производства, но начинать рассмотрение нужно с непосредственного устройства оборудования и его положительных сторон.

Агрегаты непрямого управления

Принцип действия таких приборов идентичный работе техники с прямым управлением. Разница между ними состоит только в регулировочных механизмах. В данных агрегатах используются не регулировочные пружины (одна или две), а поршни. Эти установочные элементы находятся под давлением и управляют движениями статора.

Обычно используется два поршня с разным диаметром. При этом площадь их поверхности соотносится как 2 к 1. Принцип действия насоса выглядит так:

На поршень с большей площадью воздействует пружина, регулирующая предельный эксцентриситет статора в момент запуска насосного оборудования.
Поршень меньшей площади связан с давлением напорной линии. Также этого давление взаимосвязано посредством специального регулятора с поршнем большей площади.
Когда давления, воздействующие на оба установочных поршня, равны, статор располагается в точке предельного эксцентриситета. Это происходит из-за того, что поршни имеют разную площадь.

Для определения максимального показателя давления в гидравлической системе используется регулятор давления. Он состоит из следующих частей:

Описание принципа действия

Схема устройства насоса влияет на принцип его работы. Для того чтобы вся система заработала, необходимо обеспечить разность давления. Увеличение давления у выходного отверстия происходит из-за вихревого эффекта, который создается путем смещения центральной вращательной оси ротора.

Принцип действия:

Увеличение давления со стороны выходного отверстия провоцирует резкое его снижение в области входного отверстия статора.
При запуске это позволяет обеспечить необходимую разность давления для того, чтобы происходило засасывание воды в полость устройства между пластинами.
Далее вода выходит уже через трубки насоса и по поливной системе садового или дачного участка.

Пластинчатый шиберный насос следует выбирать, исходя из задач, которые он будет выполнять
Некоторые модели благодаря тому, что их ось вращения может отклоняться, используются для регулирования объемов поступающей жидкости. Такой насос может быть использован не только по прямому своему назначению, но и как хороший дополнительный дозатор в общей системе водоснабжения.

Сухой безмасляный вакуумный насос

Сухой безмасляный вакуумный насос — это устройство, работающее на воздушной основе, которая позволяет ему минимизировать угрозу перегрева, который может случиться из-за отсутствия масла в системе. В последнее время многие стали склоняться именно в сторону сухих вакуумных насосов. Главной причиной этого, служит новая технология работы, которая не требует постоянной смазки или добавления какой-либо жидкости.

Все что требуется от пользователя — это включить вакуумный насос, после чего он сможет работать без каких-либо перебоев. Но все-таки не стоит забывать, что это техника и за ней надо постоянно присматривать. Проделывая все нужные процедуры для данного устройства, вы сможете быть уверены, что оно прослужит вам долгие годы и за это время его внутренние детали останутся в полнейшем порядке и будут выдавать все такие же высокие показатели производительности.

Особенности ремонта и замены элементов

Ни для кого не секрет, что любая техника рано или поздно начинает давать сбои. При этом поломка не всегда является какой-то крупной неисправностью, и ремонт может быть выполнен своими руками. В любом случае для ремонта лепесткового насоса необходимо иметь хотя бы небольшие познания в механике и ремонтных работах.

Детали для насоса следует покупать только в проверенных магазинах

Виды ремонтных работ:

Поломка ротора. В случае когда ротор изнашивается по тем или иным причинам, специалистами рекомендуется произвести его ремонт, а не замену. Заменить один ротор другим намного сложнее и дороже, чем отремонтировать. В качестве ремонта необходимо провести восстановление пазов так, чтобы их стенки снова стали параллельными, шейки и торцы должны быть отшлифованы.
Лопатки также могут изнашиваться от интенсивной работы на протяжении длительного промежутка времени. В этом случае их просто заменяют на другие. При этом новые лопатки могут быть изготовлены уже из другого более прочного материала.
Шейки. В случае изношенности шеек ротора их ремонт совершается путем хромирования либо шлифования.

Как правило, шейки роторного насоса ремонтируются вместе с торцами, которые также должны быть качественно отшлифованы. Ремонтные работы по наладке оборудования шиберного типа являются довольно трудоемкими и требуют большого количества времени и хотя бы минимальных знаний в этой области. И все же несмотря на это, небольшие дефекты и поломки лучше всего исправлять при помощи ремонта. К примеру, сменить изношенные подшипники или усилить сальниковое уплотнение.

В некоторых случаях лучше всего обращаться за помощью к специалистам, а при крупных поломках — заменить детали насоса на новые более устойчивые или же приобрести новый аппарат.

Что требуется для установки

Монтируется предохранительный клапан для защиты гидросистемы и насоса от перегрузки. При этом его настройки должны соответствовать номинальному давлению на выходе. Трубопровод должен обладать плавными изгибами и качественным уплотнением в месте соединения с насосом, чтобы исключить возможность попадания воздуха.

В механизм перед первым запуском наливается рабочая масса, и выкручивается винт клапана до нулевых настроек.

Типы пластинчатых насосов

Пластинчатые насосы можно разделить по принципу действия, а также по конструктивным особенностям рабочих органов насоса.

По принципу действия пластинчатые насосы разделяются на два типа:

Однократного действия

Данные насосы успевают за один оборот ротора только один раз обеспечить всасывание и нагнетание жидкости.

Двукратного действия

Насосы двукратного действия соответственно могут 2 раза обеспечить всасывание и нагнетание за один полный оборот вала с ротором.

По конструкции основных элементов пластинчатые насосы разделяются на следующие типы:

Пластинчатый насос

Пластинчатый насос с гибким ротором (эластомерным)

Пластинчатый насос с подвесными лопастями

Роликовый пластинчатый насос
Насос с внешними пластинами

Это интересно: Расчет насоса для системы отопления: подбираем оптимальный насос по ключевым параметрам

Насос пластинчатый (шиберный): конструкция, виды, принцип работы

Особенности конструкции Пластинчатые гидромашины двойного или двукратного действия Устройства одинарного действия Гидромашины регулируемого типа Регулируемые пластинчатые насосы непрямого действия

Для перекачивания сред, имеющих свойство становиться более вязкими и густыми при снижении температуры, оптимально подходит насос шиберный (или, как его еще называют, пластинчатый). Конструктивной особенностью шиберных насосов, что и позволяет им обеспечивать постоянную степень вязкости перекачиваемой среды, является наличие в их корпусе специальной рубашки. Теплоноситель, который подается извне и циркулирует во внутренних полостях такой рубашки, обогревает транспортируемую через насос среду, не давая ей загустеть.

Устройство роторного насоса

На сегодняшний день пластинчато роторный насос претерпел множество изменений и конструкции. Но понять общий принцип действия такого оборудования, можно рассмотрев устройство роторного насоса регулируемого типа однократного действия с постоянным направлением потока.

Изменение производительности насоса осуществляется перемещением статора 1, опирающегося для уменьшения трения на игольчатый подшипник 2.

Массивный вал 3, на шлицах которого насажен ротор 4 с наклонными пластинами 7, опирается на подшипники 5 и 6 и воспринимает нагрузку от давления рабочей жидкости на ротор.

Вал, ротор, статор и пластины изготовлены из термически обработанных легированных сталей.

При пуске насоса пластины выбрасываются центробежной силой, а во время работы пластины гидравлически уравновешены.

В насосах используются бронзовые распределительные диски 8, осуществляющие распределение рабочей жидкости и имеющие окна для уравновешивания пластин.

Такой шиберный насос предусмотривает встроенные органы управления, позволяющие автоматически, в зависимости от нагрузки, изменять величину эксцентрицитета.

Для этого имеется пружина 9, которая стремиться установить статор 1 с минимальным эксцентрицитетом, т.е. в положение, соответствующее нулевой производительности.

В то же время три сильные пружины 10 действуют через дифференциальный поршень 11 на статор 1, смещая его в сторону наибольшего значения эксцентрицитета.

Давление рабочей жидкости, нагнетаемой насосом и подводимой через отверстие 12, действует на дифференциальный поршень 11 и воспринимается пружинами 10.

Когда при возрастании нагрузки увеличивающееся давление рабочей жидкости в напорной магистрали преодолевает усилие пружин 10, поршень 11 поднимается, и статор 1 под действием пружины 9 передвигается в сторону уменьшения эксцентрицитета, в результате чего уменьшается производительность насоса.

Вал, ротор, статор и пластины изготовлены из термически обработанных легированных сталей.

Материалы, используемые в производстве насосного оборудования

Корпус шиберного насоса, а также основные элементы его проточной части изготавливаются из серого или ковкого чугуна, а также стальных сплавов углеродистого или нержавеющего типа. Толкатель и ротор в пластинчатом насосе может быть произведен из:

полиэфирэфиркетона;
углеграфита;
NBR;
EPDM.

Модель оборудования подбирается с учетом требований к его температурной, абразивной и коррозионной стойкости. Уплотнение вала насосного оборудование может иметь картриджное или торцевое исполнение. Возможно также оснащение вала магнитной муфтой.

Особенности конструкции

Конструкция шиберного насоса состоит из:

корпуса с двумя патрубками (всасывающего и нагнетательного), который изготавливается из чугуна или стального сплава;
приводного двигателя (как правило, асинхронного типа);
вала с пластинами (ротора), который вращается внутри корпуса по эксцентриковой траектории (рабочие пластины располагаются в специальных пазах ротора, кроме того, на поверхности данного конструктивного элемента выполнены пазы, имеющие разные углы наклона в тех местах, где они выходят к граням вала).

Основные части шиберного насоса

Пластинчатые насосы делятся на две большие категории: устройства одинарного и двойного принципа действия. Их основное конструктивное различие заключается в форме поперечного сечения статора – элемента, внутри которого и вращается ротор.

Принцип работы пластинчатых (или шиберных) насосов как одинарного, так и двойного действия можно описать следующим образом.

При вращении ротора пластины, имеющие возможность свободно перемещаться в посадочных пазах в радиальном направлении, выдвигаются из них под действием центробежной силы.
Торцевая часть выдвинутых пластин входит в плотное соприкосновение с внутренними стенками статора и начинает скользить по ним, перемещая перекачиваемую устройством среду.

Принцип работы шиберного насоса

В зависимости от схемы, по которой построено управление работой насоса шиберного типа, такое устройство может относиться к регулируемым насосам:

прямого управления;
непрямого.

Схемы управления регулируемых шиберных насосов

Материальное исполнение

Основные элементы пластинчатых насосов могут быть выполнены из самых различных материалов для обеспечения необходимой коррозионной, абразивной и температурной стойкости. Можно выделить следующие основные материалы:

Проточная часть насоса:	Роторы и толкатели	Пластины
· Серый чугун	· Углеграфит	· Углеграфит
· Ковкий чугун	· PEEK (полиэфирэфиркетон)
· Углеродистая сталь	· NBR (насосы с гибким ротором)
· Нержавеющая сталь	· EPDM (насосы с гибким ротором)

Основные сферы применения: какие задачи позволяют решать пластинчатые насосы

Шиберные насосы позволяют решать целый спектр специфических задач:

перекачивать аэротопливо;
транспортировать различные аэрозоли;
работать со смазочными материалами и топливом разных типов;
осуществлять перекачку спиртов и растворителей;
транспортировать аммиак, а также сжиженный нефтяной газ;
использоваться для транспортировки фреона в холодильном оборудовании.

Техника нашла свое применение в газовой и нефтяной отраслях промышленности, в химической промышленности и энергетике, в авиастроении, судостроении и судоходстве, в машиностроительной сфере.

#ФОРМА#

Преимущества и недостатки шестеренчатых насосов с внешним зацеплением

Преимущества:

Перекачка жидкостей с низкой вязкостью при довольно высоком давлении
Компенсация износа пластин
Возможность перекачивания растворителей
Возможность работы «в сухую» на короткие промежутки времени
Только одно уплотнение вала
Возможность создавать хороший вакуум для всасывания жидкости

Недостатки:

Тяжело обслуживать. Много запасных частей
Не могут работать на высоком давлении
Не могут работать с жидкостями с высокой вязкостью
Не очень хорошая стойкость к абразивным жидкостям

Преимущества и специфика эксплуатации шиберных насосов

Пластинчатые насосы позволяют осуществлять транспортировку сред с критически низкими показателями вязкости. При этом гарантируют обеспечение хорошего напора перекачки.

Пластины, изготавливаемые из углеграфита, отличаются высокой степенью износа, что исключает необходимость частого обслуживания и ремонта техники.

При помощи шиберных насосов можно проводить перекачку растворителей.

В случае кратковременных случаев «сухого» хода оборудование не выходит из строя.

Шиберный насос позволяет создать отличный вакуум для всасывания среды в больших объемах.

При этом необходимо отметить, что техника не подходит для работы на высоком давлении и нуждается в серьезном обслуживании в случае выхода из строя. Последнее обусловлено большим количеством запасных частей в конструкции пластинчатого насоса.

Видео: принцип работы пластинчатого насоса