ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о винтовых насосах с циклоидальным за- i цеплением. Конструкция насосов из "Винтовые насосы с циклоидальным зацеплением Издание 2" Винтовые яасосы относятся к типу роторных коловратных насосов, т. е. к насосам объемным, у которых подача осуществляется путем вытеснения жидкости рабочими органами — винтами, совершающими только вращательное движение. При вращении винтов их, нарезки, взаимно замыкаясь, отсекают некоторый объем жидкости в камере всасывания, перемещают его поступательно вдоль оси винтов и, наконец, вытесняют в камеру агнетания. Таким образом, по принципу своего действия винтовой насос аналогичен поршневому, у которого нарезки создают уплотнения, играющие роль поршней, непрерывно двигающихся от камеры всасывания к камере иагнетания. У винтовых насосов, как вообще у насосов объемных, создаваемое давление всегда равно противодавлению в той гидравлической системе, на которую они работают. [c.5] Отсутствие возвратно-поступательного движения поршня или плунжера и необходимых при этом клапанов для переменного процесса всасывания жидкости в цилиндр и вытеснения ее в камеру нагнетания — основное преимущество роторных коловратных насосов, в том числе и винтовых, по сравнению с насосами поршневыми. Это обстоятельство позволяет 1) благодаря отсутствию при установившемся режиме работы инерционных сил присоединять винтовые насосы непосредственно к быстроходным двигателям, что уменьшает габариты и вес всего насосного агрегата, и 2) обеспечивать непрерывную и равномерную подачу насосов, позволяющую обходиться без воздушных колпаков на всасывающих и напорных линиях. [c.5] Только совокупность этих трех взаимодействующих элементов определенной геометрической формы обеспечивает уплотнение насоса и высокоэффективное перемещение жидкости из камеры всасывания в камеру нагнетания. [c.6] Винтовые насосы в зависимости от общего числа работающих винтов делятся на двух-, трех-, четырехвинтовые и т. д., причем только один из винтов является ведущим, а остальные — ведомые. [c.6] Существует целый ряд типов винтовых насооов, которые в основном различаются формой винтовой нарезки. Насосы, рассматриваемые в данной книге, относятся к типу насосов, у которых профиль нарезки в нормальном к оси сечении образован циклоидальными кривыми. Такая геометрическая форма позволяет, при соблюдении еще ряда условий, получить винты, которые, будучи заключенными в соответствующую облегающую их полость-—статор, теоретически герметически отделяют камеру нагнетания от камеры всасывания. Данное свойство, которое далеко не всегда имеют другие типы винтовых насосов, обеспечивает возможность создания сравнительно высокого давления, мало зависящую от давления производительность, высокий к. п. д. и хорошие условия самовсасы-вания. [c.6] Из корпуса насоса со стороны камеры нагнетания через сальниковое или другого типа уплотнение выходит приводной вал ведущего винта, изготовленный за одно целое с его нарезанлой частью. Конец вала непосредственно с помощью муфты или через какую-либо передачу присоединяется к двигателю. В корпусе же,расположены детали 6, 7, 8), воспринимающие осевые усилия на ведущем и ведомых винтах. [c.8] Основной особенностью винтовых насосов с циклоидальным зацеплением является форма нарезки винтов. Ведущий винт насоса имеет специальную двухзаходную выпуклую нарезку с постоянным шагом, профиль которой в сечении, нормальном к оси винта, очерчен циклоидальными кривыми и ограничен дугами окружностей наружного и внутреннего диаметров винта. Ведомые винты, идентичные, имеют также специальную двухзаходную вогнутую нарезку с постоянным шагом, равным шагу нарезки ведущего вкнта. Профиль ведомых винтов в сечении, нормальном к сои винта, очерчен циклоидальными кривыми и радиальными фасками и ограничен дугами окружностей наружного и внутреннего диаметров винта. Направление нарезки на ведущем и ведомых винтах противоположное если ведущий винт имеет правую нарезку, то ведомые— левую, и, наоборот, если ведущий — левую, то ведомые — правую. Нарезки винтов выбраны таким образом, что число оборотов ведомых винтов равно числу оборотов ведущего. Во время вращения винтов циклоидальные кривые и радиальная фаска находятся между собой во взаимном зацеплении, чем и объясняется название данного типа винтовых насосов. [c.8] геометрические размеры и число заходов нарезки винтов обеспечивают при достаточной длине заключенных в рубашку винтов герметическое отделение камеры нагнетания от камеры всасывания. Нарезки винтов, заключенных в рубашку, соприкасаясь друг с другом, образуют непрерывную поверхность раздела, которая теоретически, при отсутствии неизбежных зазоров, вызванных необходимостью движения винтов и неточностью изготовления, обладает полной герметичностью и играет роль поршня при перемещении объема жидкости из камеры всасывания в камеру нагнетания. Такие поверхности раздела будут повторяться через каждый шаг нарезки винтов. Таким образом, с увеличением числа шагов в рабочей длине bhhtoib число полостей, т. е. объемов, заключенных между двумя соседними поверхностями раздела, будет возрастать. Такое возрастание числа полостей, играю1П,их роль ступеней в многоступенчатом насосе, позволяет за счет рабочей длины винтов создавать насосы на значительное давление с достаточно высоким объемным к. и. д., т. е. с малыми потерями от протечек. С другой стороны, для обеспечения герметичности насоса для любого взаимного положения винтов при повороте их в рубашке рабочая длина винтов должна быть не меньше определенной величины. [c.8] Отсутствие силового взаимодействия между ведущим и ведомыми винтами является одним из важных достоинств винтового насоса с аиклондальным зацеплением, позволяющим длительно эксплуатировать его без износа винтов, т. е. повышать его долговечность и надежность. Благодаря этому не требуется специальной силовой шестеренной передачи между винтами, как в ряде винтовых насосов других типов отсутствие ее упрощает конструкцию, уменьшает вес и облегчает изготовление. [c.9] Направление нарезки ведущего винта может быть выбрано любым и обусловливает только то или иное направление вращения двигателя, которое должно обеспечить перемещение жидкости иа камеры всасывания в камеру нагнетания. [c.9] Двухзаходность нарезок винтов делает их динамически уравновешенными. Ведущий винт по сравнению с ведомым более массивен, так как он несет основную нагрузку в рабочем процессе. [c.9] Нарезка винтов, выбранная оптимальной из условий работы насоса и технологии изготовления, для любого стандартного насоса сохраняется подобной. Подобие это заключается в том, что для ведущего винта любого размера соотношения между наружным и внутренним диаметрами винта, геометрической формой и шагом нарезки всегда сохраняются постоянными. То же относится соответственно и к ведомым винтам. Так как при этом внутренний диаметр ведущего винта всегда равен наружному диаметру ведомого, то размеры нарезки винтов, за исключением, конечно, рабочей длины, целиком характеризуются величиной ее любого геометрического элемента. Такая унификация практически очень удобна, так как позволяет 1) учитывать геометрическую форму нарезки во всех расчетных формулах постоянным численным коэффициентом при различных степенях характеризующего размера и 2) находить размеры режущего и мерительного инструмента для изготовления винтов с помощью таблицы постоянных коэффициентов. Это дает возможность выбрать и рассчитать насос и инструмент для изготовления винтов просто, надежно и за минимальное время. [c.9] Рабочий процесс насоса происходит следующим образом. [c.9] Жидкость через насос двигается поступательно и плавно, без завихрения, как гайка по направляющим при вращении винта, роль которой (гайки) она кинв1 атически и выполняет. Процесс перемещения жидкости происходит по всей длине винтов непрерывно и при равномерном вращении насоса обеспечивает равномерную, без пульсации подачу, что является достоинством всех типов винтовых насосов. При выходе яз камеры всасывания она получает непрерывное поступательное движение в винтах, что создает хорошие условия всасывания и позволяет иметь сравнительно высокое число оборотов. При таком движении отсутствует перемешивание, что благоприятно для перекачивания молока, пива и тому подобных жидкостей, которым вредно вихревое движение. [c.10] Теоретическая производительность насоса за один оборот определяется тем объемом жидкости, которую он перемест 1Л бы из камеры всасывания в камеру нагнетания при отсутствии зазоров в рабочих органах. Но так как зазоры всегда имеются и через их часть жидкости протекает в обратном напразлеияи, то реальная производительность за один оборот будет меньше, причем тем меньше, чем меньше вязкость жидкости и больше перепад давления по обеим сторонам поверхности раздела. Чем больше разность давления меЖду камерой нагнетания и камерой всасывания, тем больше будут эти потери производительности. Возрастание числа герметических полостей при увеличении рабочей длины винтов ведет к снижению объемных потерь, так как при этом уменьшается перепад давления между двумя соседними полостями. Этим и объясняется то, что для создания эффективной работы насоса при высоких давлениях его винты удлиняют, увеличивая количество шагов винтовой нарезки. [c.10] Максимально допустимое давление нагнетания определяется прочностью корпуса, а полное давление — работоспособностью его рабочих органов (отсутствие заедания и интенсивного износа), мощностью двигателя и прочностью ведущего винта. Обычно используемое расчетное давление насоса ниже максимально допустимого и ограничивается значением его общего к. п. д., т. е. соображениями экономичности всей установки. [c.11] Для защиты от повреждений насоса и обслуживаемой гидравлической системы в том случае, если может иметь место резкое внезапное увеличение давления нагнетания сверх допустимого (например, работа при закрытой задвижке), установка должна снабжаться предохранительным клапаном. Клапан может быть или вмонтирован в корпус насоса и составлять его неотъемлемую часть, или компоноваться как отдельный узел, присоединяемый. к нагнетательному патрубку. [c.11] Предохранительный клапан должен обеспечивать пропуск всего расхода жидкости при давлении, несколько большем, чем используемое максимальное давление нагнетания. Если предохранительный клапан перепускает жидкость во всасывающую камеру насоса, то работа его не может быть продолжительной, так как циркулирующий в насосе при предельном давлении ограниченный объем жидкости будет быстро нагреваться вследствие перехода в тепло всей мощности двигателя. [c.11] Обычно предохранительный клапан работает только как защитный орган и не приспособлен для регулирования величины подачи за счет частичного сброса жидкости. [c.11] Вернуться к основной статье