Роторно-пластинчатые насосы

Ротационные насосы с лопатками-пластинками (шиберами) просты по конструкции, надежны в работе и удобны в эксплуатации. Насосы этого типа с числом лопаток больше двух при подводе к ним жидкости под давлением могут быть использованы в качестве гидромотора.

Рис. 2.15. Шиберный насос

На рис. 2.15 показан общий вид шиберного насоса простейшей конструкции, применяемого в качестве масляного насоса в небольших двигателях внутреннего сгорания.

Насос состоит из круглого расточенного изнутри корпуса 1, имеющего в нижней части приемный и отливной патрубки. Внутри корпуса эксцентрично установлен ротор 2, соприкасающийся с корпусом в нижней части. В роторе имеется сквозной диаметральный паз, в который вставлены две лопатки 3, прижимаемые к внутренней поверхности корпуса пружинами, помещенными между лопатками. Шейки на роторе служат для скрепления обеих его половин и лежат б подшипниках: одна — в подшипнике корпуса, а другая (большей длины) выходит через подшипник крышки наружу. На последней закрепляют приводную шестерню или звездочку.

При вращении ротора по часовой стрелке лопатка, проходящая левый (всасывающий) патрубок, создает за собой разрежение, в результате чего осуществляется всасывание жидкости, которое продолжается до момента подхода этой лопатки к нагнетательному патрубку. Вторая лопатка в этот момент перекрывает всасывающий патрубок и при своем дальнейшем вращении нагнетает жидкость через правый патрубок. В процессе эксплуатации насоса происходит износ лопаток, увеличиваются зазоры между боковыми стенками корпуса и ротором, а также между корпусом и окружностью ротора в нижней части. Равномерный износ лопаток по окружности не оказывает заметного влияния на работу насоса; увеличение же торцевых зазоров и зазора в нижней части уменьшает объемный КПД, поэтому их величина не должна превышать 0,25 мм.

Двухшиберные насосы создают давление 0,5—0,6 МПа и подают жидкость неравномерно. Для получения более равномерной подачи и высокого напора применяют многошиберные насосы с числом лопаток от 4 до 12. Многошиберные насосы отечественной конструкции могут создавать давление до 7 МПа. Теоретическая подача насоса с двумя лопатками за один оборот ротора равна удвоенному объему рабочей камеры насоса.

Конструкция шиберного насоса двойного действия представлена на рис. 2.16. В этом насосе всасывание и нагнетание происходят два раза за один оборот ротора.

Рис. 2.16. Шиберный насос двойного действия

Статор 5 расположен в корпусе 1. Ротор 4 с 12 радиальными пазами, в которые без зазоров вставлены лопатки 3, вращается во втулках дисков 6 цапф. Внутренняя полость насоса образована дисками 6, плотно прилегающими к торцам статора. Ротор приводится во вращение валом насоса 2, установленным на двух шарикоподшипниках. Ротор и лопатки плотно пришлифованы к торцевым дискам 6, а наружные кромки лопаток — также и к стенкам полости статора.

Под влиянием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, лопатки прижимаются к внутренней поверхности статора, имеющей эллиптическую форму. Таким образом, каждая лопатка совершает два возвратно-поступательных хода за один полный оборот ротора. Переходя от положений на концах малой оси эллиптической полости статора к положениям на концах большой оси полости, лопатки выдвигаются из пазов ротора, а при обратном переходе углубляются в них. Величина хода лопатки равна разности длин большой и малой полуосей эллипса. Принцип работы этого насоса основан на изменении объема, заключенного между двумя соседними лопатками при вращении ротора: при выдвижении лопаток из пазов этот объем увеличивается, а при погружении лопаток в пазы — уменьшается.

Для осуществления всасывания и нагнетания жидкости внутренняя полость насоса при помощи четырех окон в торцевых дисках статора соединена на участках увеличения межлопаточного объема с камерой всасывания (окна 9 и 10), а на участках уменьшения межлопаточного объема — с камерой нагнетания (окна 7 и 8).

Положительным качеством шиберного насоса двойного действия является практически полное отсутствие пульсаций в потоке жидкости, подаваемой насосом, при числе лопаток ротора не менее 8—12.

На рис. 2.17 изображен гидромотор, работающий по принципу шиберного насоса. Гидромоторы подобного типа используются на судах в качестве приводов к брашпилям и лебедкам.

Рис. 2.17. Шиберный гидромотор

Гидромотор имеет литой чугунный корпус 1, снабженный двумя фланцами для присоединения трубопроводов. С боковых сторон корпус закрывается крышками 6, поставленными на бумажные прокладки. Внутренняя поверхность корпуса обработана по криволинейному контуру, часть которого составляют две дуги различного радиуса, проведенные из общего центра. Участки контура между дугами соединены плавными симметричными кривыми. В расточенный корпус помещен цилиндрический ротор 2, боковая поверхность которого прилегает к корпусу на дуге меньшего радиуса. Со стороны большего радиуса между корпусом и ротором образуется канал постоянного сечения на дуге 115—120°.

Ротор, состоящий из четырех частей, соединенных одна с другой болтами 12, закрепляется непосредственно на грузовом валу 10 лебедки при помощи шпонки 7 и стопорного винта 11. Между частями ротора имеются радиальные пазы, в которые по точной скользящей посадке помещены четыре лопатки 5. Диаметрально расположенные лопатки распираются стержнями 3 и пружинами 4, поэтому они все время оказываются плотно прижатыми к внутренней поверхности корпуса. Вал 10, опирающийся на роликовые подшипники 9, выходит из корпуса через уплотнительные сальники 8.

Гидромотор работает следующим образом. Жидкость, подаваемая насосом в гидромотор, через верхний патрубок оказывает давление на лопатку, приводит ротор во вращение и (пройдя через гидромотор) по нижнему патрубку идет к насосу. Изменение направления вращения ротора осуществляется путем изменения направления подвода жидкости к гидромотору. Для этой цели служит специальный распределительный золотник, установленный на посту управления механизмом. Гидромоторы этого типа при простой и компактной конструкции надежны в работе, имеют длительный срок службы, бесшумны и удобны в эксплуатации.