4.3. Роторно-поршневые насосы

Роторно-поршневой насос – это роторный насос с рабочими органами (вытеснителями) в видепоршнейилиплунжеров. Роторно-поршневые насосыподразделяются на аксиально-поршневые, у которых возвратно-поступательноедвижениепоршнейпараллельно осивращения вала насоса, ирадиально-поршневые, у которых возвратно-поступательноедвижениепоршней происходитв радиальном направлении.Аксиально-поршневыенасосы в свою очередьвыполняютсяс наклонным диском(шайбой) и снаклонным блокомотносительно оси вращения насоса.

На рис. 4.7 и 4.8 представлены структурный состав и конструктивная схема аксиально-поршневогонасосас наклонным дискомиплунжерамив качестве вытеснителей.

Рис. 4.7. Структурный состав аксиально-поршневого насоса

Рис. 4.8. Конструктивная схема аксиально-поршневого насоса

Согласно рис. 4.7, основным элементомнасосаявляется блок4 с плунжерами 3, которыйприводится во вращениевалом 15 и вращаетсяотносительно корпусанасоса.Плунжерыопираютсяна упорный подшипникдиска 2,наклоненный под угломγ относительнооси вращения.

Кроме того, важным элементомнасоса являетсянеподвижныйторцевойраспределитель6 с окнами 13 и 14. Рабочимикамерами насосаявляютсязамкнутые цилиндрическиеобъемы 5внутри блока4.

При работе насоса плунжеры вращаются вместе с блокоми одновременноскользятвместе с подшипникомпо наклонному диску.За счет наклонадискаи пружинвнутри рабочих камеробеспечивается возвратно-поступательноедвижение плунжеровотносительно блока. При этом рабочиекамеры меняютсвойобъем от минимального до максимальногои обратно.Для соединениярабочихкамер с трубопроводамислужитнеподвижный распределительс дугообразными окнами. Он устроен таким образом, чтопри увеличении объемарабочейкамерыонасоединяется со всасывающимтрубопроводом через окно 14, апри уменьшении–с напорнымчерез окно 13.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком(рис. 4.9) несколькоотличаетсяот конструкции предыдущего насоса.Главноеотличие заключается в том, чтоу негоотносительно оси вращения (вала 1)наклонен не диск, аблок 5.Из-за наклонаблока 5 относительно ведущего вала 1у большинства насосовтакой конструкцииимеется дополнительный вал6с шарнирамидляпередачикрутящегомоментаот дискана блок5.Вытеснителемв таких насосах, как и в насосах с наклонным диском,могут быть плунжеры или поршни. В приведенной конструкции ими являются поршни 5.

Рис. 4.9. Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

Уаксиально-поршневыхнасосов с наклонным блокомдлясоединениярабочихкамер с полостями всасывания и нагнетанияимеется такой жеторцевой распределитель9, как и в насосе с наклонной шайбой.

Принцип работынасоса с наклонным блокомне отличается от принципа работы ранее рассмотренного насоса. В данной конструкциивозвратно-поступательное движение поршней10 обеспечиваетсяза счет жесткой кинематической связимежду ними и диском. Однакоэто отличие не является принципиальным, так каканалогичные конструкциивытеснителей используются ив насосах с наклонными дисками.

Аксиально-поршневые насосы, так же как и пластинчатые, могут быть регулируемыми, т.е. у них может быть предусмотрена возможность изменения рабочего объема в процессе работы. Это обеспечивается за счет изменения угла γ наклона диска 6 (у насоса с наклонным диском, рис. 4.8) или угла γ наклона блока 5 (у насоса с наклонным блоком, рис. 4.9). В обоих случаях это приводит к изменению хода вытеснителя и рабочего объема насоса.

Аксиально-поршневые насосы отличаютсяот насосов, рассмотренных ранее,бóльшей сложностьюизготовления и, как следствие,большей стоимостью. Однакоони имеютсущественнолучшиеэксплуатационныехарактеристики.Из всех роторных насосоваксиально-поршневые насосы создаютсамыевысокие давления(до 30…40 МПа). Онимогут работатьв широкомдиапазонеизменениячастот вращения(в пределах 500…4000 об/мин и шире). Для большинства аксиально-поршневых насосовполные КПДсоставляют 0,90…0,92, аобъемные КПД– 0,95…0,98.

Насосы данного типа наибольшее распространениеполучилив авиациии машинах длястроительных и дорожныхработ, а также достаточно широко используются всельскохозяйственноммашиностроении истанкостроении.

В радиально-поршневыхнасосахвытеснителямиявляютсяпоршниили (чаще)плунжеры, которыерасполагаютсярадиально, т.е.перпендикулярно оси вращения. На рис. 4.10представленаконструктивнаясхемарадиально- поршневогонасоса однократногодействияс плунжерамив качестве вытеснителей.

Рис. 4.10. Конструктивная схема радиально-

поршневого насоса

Основным элементомнасоса являетсяротор, илиблок4с плунжерами5, которыйвращается относительно корпусанасоса 6.Ротор4установленв корпусесо смещениемоси на величинуе, т.е.с эксцентриситетом.Полости всасывания и нагнетанияроторно-поршневого насоса располагаютсяв центреи разделеныперемычкой2.

При работенасосаплунжеры5вращаютсявместес ротором4 и одновременноскользят по корпусу6.За счетэтого действия ипружинвнутри рабочих камеробеспечиваетсявозвратно-поступательноедвижение плунжеров5относительно ротора4. Когдарабочая камераперемещаетсяиз верхнегоположения (3 на рис. 4.10)в нижнее(1 на рис. 4.10), еёобъем увеличивается.Приэтомперемещении оначерезотверстие в роторе4соединена с полостью всасывания, обеспечивается еёзаполнениерабочейжидкостью–всасывание. Приобратном перемещенииеё рабочий объем уменьшается ипроисходит вытеснениежидкостив полость нагнетания.

На рис. 4.11 представлена другаяконструктивнаясхемарадиально-поршневогонасосас приводомотэксцентрикового вала. Его отличительнойособенностью являетсяналичиеклапанныхраспределительныхустройств, позволяющих осуществлятьподвод и отводрабочейжидкости к плунжерамне через центральные отверстия, ачерез торцевые, расположенныев корпусенасоса.

Радиально-поршневые насосы могутбытьдвух- и многократного действия.Этообеспечиваетсяза счетсоздания навнутренней поверхностикорпусаспециального профиля(например, как у пластинчатого насоса двукратного действия). При такой конструкциикаждый плунжерсовершаетдва рабочих ходаза одиноборот валанасоса.

Следует также отметить, что радиально-поршневыенасосымогут быть регулируемыми. В регулируемом радиально-поршневом насосеизменение рабочегообъемаобеспечиваетсяза счет смещение ротора4 относительно корпуса 6, т.е. за счетизменения эксцентриситетае.

Радиально-поршневыенасосыприменяютсясущественнореже, чемаксиально-поршневые. Ихглавное отличиеот других роторных насосовзаключаетсяв том, что они выпускаются сбольшими рабочими объемами.

Рис. 4.11. Конструктивная схема радиально-поршневого насоса