Шестеренчатые и струйные насосы

Шестеренные (ротационные) насосы

Шестеренные насосы являются объемными насосами, действующими по принципу вытеснения перекачиваемой жидкости. Всасывание и вытеснение жидкости у таких насосов происходит твердыми телами - зубьями, движущимися в рабочих полостях. Существуют конструкции шестеренных насосов с внешним и внутренним зацеплением шестерен. Наиболее распространенным типом шестеренного насоса является насос с шестернями внешнего зацепления. Чаще всего применяются насосы, состоящие из пары прямозубых шестерен с одинаковым числом зубьев эвольвентного профиля. Максимальное давление, развиваемое этими насосами, обычно 10 МПа и реже 20 МПа.

Шестеренный насос с внешним зацеплением шестерен

В корпусе 1 шестеренного насоса с внешним зацеплением шестерен размещены, находящиеся в зацеплении с малыми торцовыми и радиальными зазорами, ведущая 2 и ведомая 4 шестерни.

Схема шестеренного насоса:

1- корпус; 2- шестерня: 3 – полость между зубьями (элементарный рабочий объем); 4 – шестерня; 5 – ось; 6 – всасывающая полость; 7 – вал; 8 – нагнетательная полость.

 

При вращении шестерен в направлении, указанном стрелками, во всасывающей полости 6 зубья шестерен выходят из зацепления и освобождают в соответствующей впадине некоторой объем. Жидкость под влиянием атмосферного давления заполняет впадины между зубьями и переносится в нагнетательную полость 8. При входе зубьев в зацепление объем, занимаемый ими, уменьшается, и жидкость выталкивается в напорный патрубок. Таким образом, за один оборот шестерен в напорный патрубок подается объем воды, равный объему впадин между зубьями.

Шестеренные насосы не требуют предварительной заливки перекачиваемой жидкости, т.е. являются самовсасывающими и не нуждаются в оборудовании вакуумной системой. Они конструктивно просты, компактны, имеют малый вес и технологичны в изготовлении. Они характеризуются постоянной подачей жидкости и работают в диапазоне 500–2500 об/мин. Их КПД в зависимости от частоты вращения и давления составляет 0,65–0,85. Они обеспечивают глубину всасывания до 8 м и могут развивать напор более 10 МПа. Используемый в пожарной технике насос НШН-600 обеспечивает подачу Q = 600 л/мин и развивает напор Н до 80 м при n = 1500 об/мин.

Шестеренные насосы могут применяться для перекачивания разнообразных жидкостей. В качестве привода насоса используют как электродвигатели, так и двигатели внутреннего сгорания.

К недостаткам шестеренных насосов можно отнести трение в уплотнительных узлах, что обусловливает необходимость в надежных уплотнениях и чувствительность к абразивным загрязнениям.

В этих насосах предусматривается перепускной клапан. При избыточном давлении через него перетекает жидкость из полости нагнетания во всасывающую полость.

Струйные насосы

Струйный насос, устройство для нагнетания (инжектор) или отсасывания (эжектор) жидких или газообразных веществ, транспортирования гидросмесей (гидроэлеватор), действие которого основано на увлечении нагнетаемого (откачиваемого) вещества струей жидкости, пара или газа. Соответственно различают жидкоструйные, пароструйные и газоструйные насосы.

Гидроэлеватор пожарный входит в комплект ПТВ каждого пожарного автомобиля. Он используется для забора воды из водоисточников с уровнем воды, превышающим высоту всасывания пожарных насосов. С его помощью можно забирать воду из открытых водоисточников с заболоченными берегами, к которым затруднен подъезд пожарных машин. Он может быть использован как эжектор для удаления из помещений воды, пролитой при тушении пожаров.

Пожарный гидроэлеватор представляет собой устройство эжекторного типа. Вода (рабочая жидкость) от пожарного насоса поступает по рукаву, подсоединенному к головке 7, в колено 1 и далее в сопло 4. При этом потенциальная энергия рабочей жидкости преобразуется в кинетическую энергию. В камере смешения происходит обмен количества движения между частицами рабочей и всасываемой жидкости: при поступнении смешанной жидкости в диффузор 5 осуществляется переход кинетической энергии смешанной и транспортируемой жидкости в потенциальную. Благодаря этому в камере смешения создается разрежение. Этим обеспечивается всасывание подаваемой жидкости. Затем в диффузоре давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения. Это позволяет осуществлять нагнетание воды.

Гидроэлеватор пожарный Г-600А:

1 – колено; 2 – камера; 3 – решетка; 4 – сопло; 5 – диффузор; 6 – головка со-единительная ГМ-80; 7 – головка соединительная ГМ-70

 

Струйные насосы просты по устройству, надежны и долговечны в эксплуатации. Существенным их недостатком является низкий коэффициент полезного действия, его величина не превышает 30 %.

Газоструйный эжекторный насос используется в газоструйных вакуумных аппаратах. С их помощью обеспечивается заполнение всасывающих рукавов и центробежных насосов водой.

Рабочим телом этого насоса являются отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания АЦ. Они поступают в сопло высокого давления, затем в камеру 3 корпуса насоса 2, в камеру смешения 4 и диффузор 5. Как и в жидкостном эжекторе, в камере 3 создается разрежение. Эжектируемый из пожарного насоса воздух обеспечивает создание в нем вакуума и, следовательно, заполнение всасывающих рукавов и пожарного насоса водой.

Газовый струйный эжектор:

1 – сопло высокого давления; 2 – корпус насоса; 3 – камера разрежения; 4 – камера смешения; 5 – диффузор

 

Газовые струйные насосы на АЦ используются также для проверки создаваемого вакуума в пожарных насосах.

Газовые струйные насосы обеспечивают заполнение систем всасывания и центробежных насосов при заборе воды с глубины 7 м в течение 30–60 с.

Струйный насос вакуумной системы автоцистерн с дизельными двигателями имеют одну особенность. Для уменьшения сопротивления в системе используется двухступенчатый струйный насос с постоянным подсосом воздух

В насосе имеются два сопла: малое 2 и большое 4. В камеру между ними подводится трубка в, соединяющая струйный и центробежный насосы. При поступлении отработавших газов дизеля по стрелке а большое сопло создает разрежение в камере в и происходит поступление в нее воздуха из насоса по трубке 3 и дополнительное всасывание его из атмосферы (стрелка б). Этот подсос способствует стабилизации работы струйного насоса. Такие струйные насосы используются на АЦ с шасси «Урал» и двигателями ЯМЗ-236(238).

 

Струйный аппарат для вакуумных систем ПН с приводом от дизеля:

1 – экран; 2 – сопло; 3 – трубка от вакуумного крана насоса; 4 – сопло большое; 5 – корпус; 6 – горловина диффузора; 7 – диффузор

Струйные насосы просты по устройству, надёжны и долговечны в эксплуатации, но их КПД не превышает 30%.

Для струйных насосов энергетическим параметром питания служит давление подводимой жидкости.

Достоинствами струйных насосов являются:

- малые габариты;

- простота конструкции;

- простота эксплуатации (легко осуществляется пуск в работу и остановка), допускают переноску и перестановку во время работы;

- отсутствие движущихся, быстро изнашивающихся частей, и как следствие, они долговечность в эксплуатации;

- стабильность разрежения даже при неполном погружении заборной сетки.

К недостаткам струйных насосов следует отнести:

- низкий коэффициент полезного действия (10-30%);

- сложность регулирования подачи;

- отказы в работе при увеличении сопротивления на выходе из диффузора;

- необходимое высокое давление рабочей среды.