В объемном насосе рабочий процесс основан на вытеснении жидкости из рабочей камеры, герметично отделенной от полости всасывания и нагнетания. Насосы этого типа имеют большую жесткость характеристик при изменении параметров, возможность перекачивания небольших объемов жидкостей при высоких давлениях, а также жидкостей с широким диапазоном значений вязкости и жидкости с газовой составляющей.
Надежность и долговечность работы в заданных условиях служат одними из решающих факторов при выборе типа насоса.
Отличительная особенность одновинтового насоса как насоса роторного типа заключается в наличии развитых поверхностей трения, мест со щелевым уплотнением. Поэтому - обеспечение режима жидкостного трения между ротором и статором является необходимым и достаточным условием высокого ресурса насоса.
Рассмотрим условия работы насоса при установившемся режиме (п = const).
На обеспечение режима жидкостного трения будут влиять геометрические параметры винтовых поверхностей ротора и статора и в конечном итоге зазор между ними, свойства материалов и чистота обработки поверхностей ротора и статора, скорость перемещения ротора в статоре; свойства перекачиваемой среды; обеспечение теплового баланса поверхностей скольжения в пределах, допускаемых выбранными материалами. Наиболее часто используется максимально простое конструктивное и технологическое решение одновинтового насоса: ротором служит винт, а статором — обойма насоса. Винт металлический, а обойма — резинометаллическая с внутренней поверхностью из синтетического каучука или другого эластомера.
Кинематическая схема одновинтового механизма показана на рис. 7.6.
Винт в обойме совершает сложное планетарное движение. Он вращается не только вокруг своей оси О2, его ось одновременно перемещается по окружности диаметром, равным двум эксцентриситетам (2е) в обратном направлении. Это второе движение винта вызывается его качением на отрезке 2—3 и скольжением на отрезке 5—6 стенок обоймы. Неподвижное зубчатое колесо т с внутренним зацеплением и центром O1, являющимся осью обоймы, имеет диаметр D = 4е. По нему без скольжения катится колесо п диаметром d1 = 2e, которое принадлежит винту и вращается вокруг своей оси в обратном направлении. Во время вращения винта центр любого его поперечного сечения непрерывно перемещается по прямой от верхнего положения А до нижнего положения В и обратно. Это перемещение сверху вниз совершается за один оборот винта, причем точка на окружности п, перемещаясь внутри неподвижной окружности т, описывает гипоциклоиду. Если диаметр перемещающейся окружности равен половине диаметра неподвижной окружности, то гипоциклоида преобразуется в прямую линию ЛВ длиной, равной диаметру неподвижной окружности т.
На рис. 7.7 показаны восемь положений винта в обойме, сменяющих друг друга в течение одного оборота вала привода.
При качении окружности п по окружности т в направлении по часовой стрелке из положения 1 в положение 5 круг К (сечение винта) движется вниз, причем он вращается против часовой стрелки и скользит но стенке 6—5 обоймы. Прямая АВ поворачивается на определенный угол, отвечающий форме и шагу винтовой линии обоймы.
Геликоидальная поверхность винта (рис. 7.8.) образуется перемещением окружности К, вдоль оси винта О—О при условии, что центр окружности перемещается по винтовой линии М—М. отстоящей от оси О—О на величину эксцентриситета е винта.
Внутренняя поверхность обоймы образуется винтообразным движением плоскости поперечного сечения 1 — 2 — 3 — 4—5—6 (см. рис. 7.6), которая вращается вокруг оси О, обоймы и соразмерно перемещается вдоль этой оси. Полный поворот этой плоскости на 360° при равномерном перемещении ее вдоль оси обоймы составит длину шага обоймы Т= 2 t, где t — шаг винта.
Между винтом и обоймой образуются замкнутые полости (см. рис. 7.7.), которые заполняются перекачиваемой жидкостью. Сечение этих полостей имеет форму полумесяца.
Вместе с вращением винта полости или камеры, наполненные жидкостью, перемешаются вдоль оси обоймы из приемной полости в полость нагнетания, причем за каждый оборот винта жидкость в камере переместится в осевом направлении на длину шага обоймы Т.
Сечение, заполняемое жидкостью, постоянно по длине обоймы и определяется площадью прямоугольника со сторонами 4е и D или F= 4еD, где D — диаметр винта.
При частоте вращения п оборотов теоретическая подача, насоса
Q1= 4еDTn, а действительная подача Qg = Q1 ηоб= 4еTпηоб,
где ηоб — объемный КПД одновинтового насоса.
Оптимальным законом распределения давления по длине обоймы должна быть эпюра 1 в форме треугольника ОАБ (рис. 7.9), где ОБ — длина обоймы, а р — заданное давление. На практике могут быть нежелательные отклонения. Так, гипотенуза 2 треугольника ВАБ показывает, что рабочее давление р насоса распределяется не на всю длину насоса ОБ, а лишь на крайние витки ВБ. Это значит, что натяг в рабочих органах велик и эластомер будет интенсивно разрушаться.
Гипотенуза 3 треугольника А'ОБ показывает, что насос собран с зазором и не развивает заданного давления р, что также неприемлемо. Оптимален вариант, когда давление р распределяется по всей длине обоймы равномерно.
Экспериментальные кривые 4, 5, 6 и 7 (см. рис.7.9) сняты на идентичных по натягу насосах с различной длиной обоймы. Фактические данные хорошо корреспондируются с теоретической эпюрой 1 и подтверждают возможность получения пропорционального нарастания давления по длине обоймы. Учитывая, что на максимальном достигнутом давлении в 250 кгс/см2 насос не будет иметь достаточного ресурса, на основании многолетнего опыта рекомендуется брать в расчет перепад давления между соседними камерами: Δр = 45—50 м.
Длина обоймы L связана с напором насоса Н, шагом винта и перепадом давления между соседними камерами следующей зависимостью:
(7.5)
Под натягом понимается разность между диаметром поперечного сечения винта и внутренним диаметром обоймы. Если эта разность отрицательна, имеется зазор в этой рабочей паре.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему