Шестеренчатый насос

Недостатки

Однако у таких насосов существуют недостатки:

• нерегулируемость рабочего объема;
• неспособность работать при высоких давлениях; либо:
• высокие требования к материалам изготовлений деталей износа.
• высокая требовательность к качеству изготовлений шестерён и пластин, образующих корпус;
• двукратные изменения направления движения жидкости в насосе снижает КПД.

Шестерёнчатые насосы широко применяются в сфере перекачивания высоковязких жидкостей с температурой до 250°, например, такие жидкости как пищевые масла, жиры, шоколадная масса, лаки, краски, нефтепродукты, бытовая химия и т. д.

Маркировка шестеренных насосов

В начале маркера используют следующий ряд буквенных обозначений:

• НШ – Насос шестерёнчатого вида;
• М – В качестве рабочей жидкости используется масло;
• Ф – крепление происходит по фланцевому типу;

Затем идет ряд цифр, проставленных через тире описываем каждую по порядку:

1. Количество литров, поданных, за 100 оборотов (Литры);
2. Величина максимума давления (кг/см2);
3. Объем подачи в час (м3/час)
4. Величина давления на выходе из нагнетательной камеры (кг/см2)

Далее может идти обозначение вещества из которого изготовлена внутреняя часть, через которую проходит рабочая жидкость:

• Ю – Алюминиевые сплавы;
• Б – Бронза;
• К – Сталь нержавеющая;
• Без буквенного обозначения означает что из чугуна;

Так же в маркировке указывают сторону вращения основного вала. Разделяют два вида:

1. Левый (Л)
2. Правый (П)

Пример маркировки «НМШ 8-25 6,3/2,5Б»

• НМШ -Означает что это шестеренный насос, он использует масло в качестве гидравлической жидкости.
• подача 8 литров на 100 оборотов;
• давление 25 кг/см2;
• 6,3 подача в час литров;
• 2.5 на выходе из нагнетающей камеры кг/см2;
• Б- внутренняя проточная часть из бронзы;

Таблица технических характеристик основных видов насосов:

Таблица характеристик

Достоинства и недостатки

Основными преимуществами шестеренчатых насосов являются:

• дешевизна
• простота и компактность конструкции
• высокий КПД (порядка 90%)
• не высокие требования к частоте жидкости (способны работать с включениями до 100 мкм)
• широкий диапазон вязкости жидкостей
• малые габариты и масса
• отсутствие необходимости смазки движущихся частей насоса.

Недостатки можно отметить следующие:

• высокая чувствительность к увеличению зазоров между шестернями и корпусом и значительное понижение объемного КПД при повышении температуры рабочей жидкости.
• в типовых шестеренных насосах увеличение торцового зазора на 0,1 мм вызывает понижение объемного КПД на 20%. Шестеренные насосы, рассчитанные на высокое давление рабочей жидкости, для повышения объемного КПД снабжены устройствами автоматической компенсации торцового зазора между шестернями и крышками, а также разгрузки подшипников шестерен, работающих в тяжелых условиях из-за значительного радиального давления. Для увеличения подачи в некоторых конструкциях шестеренных насосов с одной ведущей шестерней устанавливают несколько ведомых.
• подача пульсирующего потока в систему, что приводит к колебаниям давления, повышенному шуму и неравномерной работе исполнительных органов.
• не регулируемые, т.е. имеют постоянную подачу, которую нельзя регулировать. Чтобы обеспечить регулирование, то привод насоса подключают к двигателю с переменной частотой вращения. Для увеличения подачи жидкости в таких насосах или организовать несколько потоков, то производят двух или многосекционные насосы. Каждый поток может обеспечивать различную величину подачи.

Конструкция с внутренним зацеплением

Особенности данной конструкции заключаются в том, что перекачивание масла или другой жидкости происходит за счет ротора и ведомого колеса. Работает насос по принципу «шестерня в шестерне». В данной конструкции выделяют следующие основные элементы:

1. Ротор.
2. Ведомую шестерню.
3. Элементы, отвечающие за утопление вала в корпусе.
4. Всасывающий и нагнетающий патрубки.
5. Различные предохранительные патрубки.

Принцип действия насоса заключается в нижеприведенных моментах:

1. Вязкая жидкость поступает через всасывающий патрубок в полость, которая образуется между ротором и ведомой шестерней.
2. Жидкость проходить через конструкцию насоса за счет того, что она попадает в пространство, образующееся зубьями.
3. На момент вытеснения жидкости из конструкции проточная часть полностью ей заполняется. Полностью запертые уплотнительные карманы позволяют обеспечить весьма большое давление и снижают показатель потерь.

Как и предыдущая конструкция, рассматриваемая может производится при использовании тех же материалов. Разница заключается в нижеприведенных моментах:

1. Ротор и ведомые шестерни могут изготавливаться из серого и ковкого чугуна. Это связано с более эффективным распределение нагрузки между различными элементами конструкции.
2. Упорные втулки могут изготавливаться из карбида кремния, бронзы или керамики, карбида вольфрама и многих других износостойких материалов.

Область применения данного типа насоса весьма велика. Примером можно назвать пищевую, нефтяную, газовую и химическую промышленности. Также встречается подобный насос в судостроении и судоходстве. Столь обширная область применения обуславливается тем, что более эффективное распределение нагрузки позволяет использовать материалы, обладающие меньшей прочностью, но большей коррозионной и химической стойкостью.

Устройство шестеренного насоса типа НШ-У

Устройство шестеренного насоса типа НШ-У показано на рисунке.

Общая конструктивная схема насоса типа НШ-У такая же, как и насоса типа НШ-В и НШ-Д, но вместо разгрузочной пластинки с уплотнительным кольцом введена сплошная резиновая уплотнительная манжета 10 (рис. а), которая зажата между крышкой 1 и корпусом 5. В цилиндрические отверстия манжеты вставлены резиновые кольца 14 (рис. б) с прилегающими к крышке стальными тонкими шайбами 9 (рис. а) для уплотнения передних опорных втулок. Резиновые кольца 14 (рис. б) препятствуют выдавливанию манжеты в зазор между хвостовиком и втулкой и отверстием в крышке.

Кроме того, запорные пружинки для фиксации опорных втулок в определенном развернутом положении устранены. Поэтому в корпус насоса вставляют опорные втулки без разворота. Для лучшего приспособления втулки к корпусу колодец в крышке под ведомую шестерню расточен на 0,5 мм больше.

Для снижения давления на подшипники и уменьшения износа сопряженных поверхностей подшипника и цапфы на торцах опорных втулок, прилегающих к торцам шестерен, сделаны дугообразные разгрузочные канавки 2X2 мм. Для подвода смазки к подшипнику на торце от стыковой плоскости опорной втулки к осевому отверстию сделана канавка 0,4Х0,6 мм.

Для предотвращения утечек жидкости из полости А (рис. б) во всасывающую полость насоса на стороне всасывания в расточку корпуса диаметром 59 мм встановлены клиновое резиновое уплотнение 8 и клиновой алюминиевый вкладыш 7. Утечки жидкости через зазор между передними втулками и цапфами шестерен поступают через отверстие в крышке и осевое отверстие в ведомой шестерне в канал, соединяющий кольцевые выточки колодцев на дне корпуса с камерой всасывания.

В комплект алюминиевой крышки 1 входят манжета 12 (рис. б), которая уплотняет хвостовик ведущей шестерни, опорное 11 и стопорное 13 кольца. Крышка 1 крепится к корпусу 5 насоса болтами 6 с пружинными шайбами.

Для того чтобы внутренние потери жидкости в насосе через зазоры между торцовыми поверхностями шестерен и втулок оставались минимальными длительное время эксплуатации, в конструкции насоса НШ-У применено автоматический поджим, который осуществляется следующим образом. Рабочая жидкость из камеры нагнетания поступает по пазу в полость А (рис. б) над передними опорными втулками, и стремится поджать эти подвижные втулки к торцам шестерен, устраняя зазор между ними. Если бы не было автоматического поджима, то появился бы зазор между торцами втулок и шестерен, который увеличивался бы за счет износа этих деталей по торцам.

Так как опорные подвижные втулки поджимаются давлением жидкости к торцам шестерен насоса, благодаря чему создается прижимающее усилие, то со стороны зубьев шестерен действует также давление жидкости, но на меньшую площадь, которое создает отжимающее усилие. В результате прижимающее усилие втулки к торцам шестерен незначительно превосходит отжимающее усилие, поэтому сохраняется необходимая масляная пленка между трущимися поверхностями опорных втулок и шестерен.

Достоинством насосов типа НШ-У является также то, что все уплотнительные кольца заменены манжетой и резиновым клиновидным сегментом.

В насосах НШ-У (в отличие от насосов НШ-В, НШ-Э и НШ-Д) торцовый износ качающего узла (шестерен и втулок) не влияет на уплотняющие свойства манжеты 10 потому, что она зажата между крышкой и корпусом, следовательно, при проседании качающего узла до 2—3 мм (против 0,3 в насосах НШ-В и НШ-Д) всасывающая полость будет изолирована от нагнетательной и поджим передних втулок будет осуществляться с постоянной силой.

Конструктивные усовершенствования узлов уплотнения и автоматической компенсации торцовых зазоров позволили увеличить гарантийную наработку насоса НШ-У до 1000 часов против 800 часов для насосов НШ-Э и НШ-Д. В настоящее время Московский завод тракторных гидроагрегатов (МЗТГ) гарантирует работу насосов НШ-46У до 4000 часов.

Насосы НШ-У допускают как правое, так и левое вращение. На заводе-изготовителе их собирают только для правого (вращение вала ведущей шестерни по часовой стрелке, если смотреть со стороны привода) или только для левого (вращение вала ведущей шестерни против часовой стрелки) вращения. Порядок переналадки насосов типа НШ-У с правого вращения на левое такой же, как и у насосов типа НШ-Э и НШ-Д. Установочные размеры насосов НШ-У ничем не отличаются от тех же размеров предыдущих выпусков насосов.

Благодаря вышеизложенным усовершенствованиям насос НШ-32У получил Знак качества. Его применяют в гидросистемах всех тракторов класса 14—20 кН (1,4—2 тс), в гидросистеме рулевого управления трактора Т-150К, на дорожных и сельскохозяйственных машинах.

Преимущества шестеренчатых (шестеренных) насосов общепромышленных и по API 676:

• способность перекачивать высоковязкие жидкости и суспензии с газами;
• перекачивание жидкостей ровным потоком без пульсаций на выходе насоса;
• предельно деликатная перекачка без нарушения структуры цепочек жидкости;
• длительный ресурс работы, так как насосы работают на низких оборотах, что гарантирует не менее 3 лет работы без остановки;
• возможность перекачки жидкости в любом направлении (реверсное перекачивание жидкостей);
• высокий КПД шестеренчатых насосов (до 92% КПД );
• способность работать при изменениях вязкости, плотности, температуры без замены или перенастройки насоса
• работа шестеренчатых насосов в режиме самовсасывания даже при пустом насосе, что недопустимо для центробежных насосов;
• возможность вертикальной и горизонтальной установки в помещениях с малыми размерами

Преимущества и недостатки шестерных насосов

• Самые простые по устройству, в результате чего самые дешевые объемные насосы;
• Очень компактны;
• Высокая надежность;
• Минимальные требования к очистке рабочей жидкости;
• Не нужна смазка, ее роль выполняет рабочая жидкость;

Минусы в работе:

• Низкий КПД, в большинстве случаев его значение не больше 0,6-0,75, этот показатель является самым маленьким, относительно иных типов;
• Пульсация рабочей жидкости в нагнетательной линии, в результате чего происходят скачки давления, что производит относительно высокий шум (до 90 дб). Это вызванно конструктивными особенностями зубчатого зацепления.
• Высока нагрузка на опоры шестерен. Происходит из-за высокой разницы давлений в нагнетательной и всасывающих областях. Приводит к повышенной скорости износа опор, что уменьшает срок эксплуатации устройства.
• Не рекомендуются к эксплуатации в гидросистемах с высоким давлением. В таких системах насосы подвергаются повышенному износу и быстро выходят из строя.

Распространенные поломки клапана

Уплотнительную шайбу необходимо менять на новую после каждой разборки механизма.

Итак, существует ряд наиболее часто встречаемых поломок клапана давления масла. Проявляются они так же по-разному, поэтому уделим этому моменту немного времени. Первая распространенная проблема – неспособность регулятора поддерживать необходимые двигателю параметры. Такое случается из-за выхода из строя механических частей устройства. Как правило, это случается из-за поломки слабого элемента устройства – прижимающей пружинки. Если пружина не заменялась в течение многих тысяч пройденных километров, то со временем она оказывается растянутой и перестает держать клапан. Вследствие этого может происходить открытие прохода в корпусе тогда, когда это не нужно. Это приведет к отсутствию смазки в тех местах, где это срочно необходимо.

Задиры на поверхности плунжера — одна из возможных причин неправильной работы.

Вторая распространенная проблема – неправильный монтаж регулятора давления или отсутствие его обслуживания. Здесь проблема выражается отсутствием открытия клапана в тот момент, когда давление превышает допустимый уровень. Это случается из-за засорения проходного сечения или подклинивания отдельных его элементов. Как результат – отсутствие нормальной смазки, что приведет к выходу из строя отдельных узлов и агрегатов двигателя.

Как правило, забивается клапан из-за того, что масло в двигателе заменятся несвоевременно. Решить такую проблему достаточно сложно, чаще речь идет о полной замене клапана, так как найти отдельные мелкие составные части достаточно сложно. Предотвратить проблему несложно – промывайте двигатель перед каждой заменой масла и заменяйте последнее согласно регламенту завода изготовителя.

При первом пуске поменянного двигателя не потухла моргающая лампочка давления масла. На T3 она получает сигнал с двух датчиков: на ГБЦ (если давление масла менее 0,3 бар, лампа мигает) и на корпусе масляного фильтра (если при оборотах выше 2000 давление ниже 1,8, то лампа горит, и срабатывает зуммер). В очередной раз первая мысль: «Ну все приехали!». Открутил датчик на корпусе фильтра. Крутанул стартером — масло не идет. Успокоился немного. Двигатель не виноват — насос не качает масло.

Насос у бусика родной из-за наклона двигателя, снятый с предыдущего.

Уже в темноте сбросил поддон, открутил и разобрал насос. На вид ничего криминального не обнаружил. Зазоры не мерил. Редукционный клапан не снимал (по задумкам инженеров сделан неразборным). Уже тогда подумал, что надо бы, потому что в следствии повреждения деталей предыдущего двигателя в корпус могла попасть стружка (в поддоне ее было предостаточно). Ночью на «Драйве» прочитал про хитрость: после замены насоса, нужно шприцом закачать в него масло через подающее к фильтру отверстие. Утром поставил все обратно, на всякий случай дунул компрессором в каналы (переживал, что там могут скопиться отложения), зашприцевал немного масла, правда через корпус маслоохладителя (уж не знаю, что из этого получилось).

Завел двигатель. Лампа погасла. Ура! Через пару дней опять та же история. Снял фильтр, дунул, шприцанул, завел — лампа погасла. Понял, что существует какая-то проблема, но потом за другими заботами забыл. Через какое-то время, после очередной поездки по шоссе, во время которой, кстати узнал, что дизель греется именно при таком режиме (в то время, когда бензиновый двигатель охлаждается), выгрузил пассажиров и вещи, заглушив двигатель. Затем завел, переставил бусик и принялся на всякий случай подключать напрямую вентилятор радиатора (погода была уже жаркой). Завожу, чтобы снова ехать — лампа давления моргает. Выворачиваю датчик — масло не идет. Повторяю прошлые операции — пусто. Замечаю, что откручен маслоохладитель. Затягиваю гайку. Кручу стартером — масла нет.

Шестеренный насос виды

Различают два основных вида конструкции шестеренчатых насосов:

Внешние зацепление

Внутреннее заципление

1. Конструкция с внешним зацеплением. Данный вид конструкции наиболее распространен. Две шестерни закреплены напротив друг друга. Одна шестерня является ведущей, и приводит в движение вторую шестерню.
2. Конструкция с внутренним зацеплением. Менее распространены, ввиду больших запросов к точности при создании агрегата, но в отличии от внешнего сцепления эти агрегаты более компактны. Две шестеренки закреплены одна в другой, ведущей является внутренняя шестерня с наружными зубцами. Внешняя (охватывающая) шестерня располагается в цилиндрической расточке корпуса и имеет внутренние зубья. Чаще всего в конструкции присутствует серповидный элемент, который разделяет области подачи и нагнетания.

Снятие с двигателя для разборки

На видео продемонстрирован процесс проверки масляного насоса ВАЗ 2104. Но измерение зазора между корпусом и шестернями, оценка выработки ведущей и ведомой шестерни, крышки корпуса маслонасоса и многие другие тонкости актуальны для всех видов масляных помп. Перед разборкой рекомендуем изучить устройство и принцип работы масляного насоса.

Для предварительной проверки снимите трамблер и достаньте шестерню привода маслонасоса. Обнаружив на оси глубокие задиры, вы, скорее всего, столкнетесь со сбитыми шлицами. Подклинивание шестерни привода крайне опасно, так как возможно слизывание шлицов. Последствием поломки станет масляное голодание, что для двигателя заканчивается как минимум провернутыми вкладышами коленчатого вала. Также вы можете визуально оценить люфт штока масляного насоса. На исправном насосе зазор пары шток-корпус не должен превышать 0,1 мм.

Масляный насос на автомобилях ВАЗ классических моделей откручивается с картера. Поэтому для проверки придется слить масло и снять поддон, предварительно ослабив подушки двигателя (мотор нужно немного приподнять).

Чтобы полноценно проверить масляный насос, вооружитесь набором мерных щупов. Не пытайтесь лишь на глаз оценить выработку деталей с претенциозными требованиями к подгонке.

Дефектовка

Открутите крышку маслоприемника с редукционным клапаном. Не потеряйте оригинальную упорную шайбу пружины

Также обратите внимание на то, что один из болтов будет меньшей длины. Поэтому обязательно запомните расположение его посадочного места.

Измерьте штангенциркулем длину пружины в состоянии покоя (должна быть не менее 38 мм).

Снимите крышку, на которой вы уведите следы выработки, оставленные шестернями

Глубокие задиры явный признак того, что маслонасос порядком изношен. Ремонт крышки заключается в выравнивании привалочной плоскости.

Извлеките из корпуса ведущую шестерню масляного насоса. Проверьте состояние зубьев, вала. Задиры, потертости свидетельствуют об износе. В ведомой шестерни дополнительно оцените состояние отверстия оси фиксации.
Проверьте стенки корпуса маслонасоса и ось ведомой шестерни. Борозды, рытвины говорят о попадании в рабочую зону мусора.

Допуски по зазорам

• Зазор между плоскостью корпуса и шестернями. Для измерения приложите штангенциркуль и просуньте в образовавшийся зазор подходящий щуп. Норма – 0,066-0,161 мм. Зазор в 0,2 мм считается критичным.
• Зазор между зубьями шестерен. При предельном износе зазор составляет – 0,25 мм. Если вы получили значения не более 0,15 мм, шестерни еще в удовлетворительном состоянии.
• Зазор между стенками рабочей зоны корпуса масляного насоса и шестернями не должен превышать 0,25 мм; нормальным считается диапазон 0,11-0,18 мм.
• Оптимальный зазор между отверстием в корпусе и валом шестерни – 0,016-0,055 мм. Проверяя маслонасос ВАЗ, не снимая с двигателя, мы говорили, что люфт не должен быть больше 0,1 мм. Что касается зазора между осью и ведомой шестерню, то он должен быть в пределах 0,017-0,057 мм; критическая граница – 0,1 мм.

Весь процесс дефектовки наглядно показан на видео.

Насос с внешним зацеплением

Электродвигатель вращает вал с ведущей шестернёй. Ведущая шестерня в свою очередь вращает ведомую.

За счёт минимального зазора шестерёнок между собой, а также зубьев шестерён и стенок рабочей полости, при вращении в зоне всасывания, образуется вакуум.

Однако в месте зацепления шестерёнок образуются, так называемые, запертые объемы. Одной из технических проблем в шестерённых насосах является проблема запертых объёмов, которой является нежелательным явлением.

Вследствие малой сжимаемости жидкости, возникновение запертых объёмов в процессе работы насоса, если не предусмотреть меры борьбы с ними, может привести к возникновению большого момента сопротивления.

Производители насосов серьезно относятся к данной проблеме и борются с ней различными методами. Например, между зубьев шестерни просверливается канал для отвода жидкости, через который жидкость попадает обратно в полость всасывания.

Так же устанавливается система поддержания давления в трубопроводе нагнетания.

При падении давления в трубопроводе нагнетания, число оборотов шестерни увеличивается. При увеличении – наоборот уменьшается.

Существуют также насосы, которые способны пропускать вместе с жидкостью довольно крупные примеси.

Классификация

Шестеренчатые насосы различных категорий распространены в химической, пищевой, строительной промышленностях.

Зубчатый насос может подразделяться на виды конструкций, имеются шестерни внешним и внутренним зацеплением. Каждая из систем имеет отличительные стороны, достоинства и недостатки.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением

Конструкция агрегата внешнего типа сцепления шестерен подразумевает постоянное соприкосновение деталей. Шестерни на корпусе вала могут быть расположены разным соотношением, имеются три основных типа:

• шевронная шестерня;
• цилиндрическая форма с косыми зубьями;
• прямая цилиндрическая форма зубьев.

Шевронные типы шестерен выдает более гладкий, плавный поток состава на выходе, как и косозубые разновидности. Поэтому большинство выбирает именно такой тип зубьев при покупке, прямая цилиндрическая форма считается устаревшей. Скорость вращения вала у шестеренчатых механизмов малой производительности варьируется от 1700 до 3500 об/мин. Для более производительных, крупногабаритных модификаций допускается скорость около 700 об/мин.

Шестеренный насос с внешним зацеплением

Конструкция, не имеющая внутри зазоров между корпусом и шестернями, позволяет производить модели повышенной мощности. Этот параметр дает возможность широко использовать насосы при различных гидравлических конструкциях. Материалы при изготовлении подбираются в соответствии с коррозийными параметрами деталей. Наиболее часто встречаются конструкции из чугуна с нержавеющими внутренними элементами.

Достоинства и недостатки насосов с внешним зацеплением

Любая система имеет положительные, отрицательные стороны. Для шестеренчатых внешнего зацепления можно выделить следующие преимущества:

• высокое выходное давление;
• работа с жидкостями высокой вязкости;
• перегрузки исключены, за это отвечают подшипники, установленные с двух сторон на каждом валу;
• различные материалы исполнения позволяют использовать установку со всеми составами;
• относительно бесшумная работа, возможное сопряжение с дозирующими контроллерами.

Недостатками можно выделить, что не допускается работа без определенной нагрузки, необходимо исключить попадание твердых субстанций во избежание заклинивания и излома привода. Также данные конструкции не применяются к составам низкой вязкости.

Насосы с внутренним зацеплением шестерен

Отличительной чертой шестеренчатых конструкций внутреннего зацепления является работа с материалами различной вязкости. Применяется при нагнетании как легко текущих материалов, так и тягучих жидкостей. Диапазон вязкости варьируется от 1 до 100000 сПз, что делает устройство универсальным. Температурные показатели могут достигать до 400 градусов, что позволяет использовать насосы при горячем или химическом производстве.

Составляющая часть изделия отличается наличием уплотнителя вала, встроенным предохранительным клапаном. Принцип действия состоит в передаче движения по шестерне, передаваемого на вал привода. Между шестернями возможно регулировать зазор, что помогает подбору необходимого режима работы, избегания перегрузок.

Насос с внутренним зацеплением

Основной принцип работы:

• Через подающую трубку происходит поступление жидкости к полости между шестерней и ротором.
• Прогон происходит между зубьями шестерней, вставка в виде полукруга обеспечивает защиту от перелива.
• Проточная часть гидравлического механизма всегда заполнена жидкостью в процессе работы. Вытесняется жидкость путем полностью стыкованных зубьев ротора, которые уплотнены вставками.

Положительные стороны внутренней сцепки

Конструкция внутреннего зацепа зубьев имеет ряд преимуществ, по сравнению с внешним типом устройства с высокой производительностью. Основные из них:

• одно уплотнение вала, два подвижных элемента имеют преимущество при сервисном обслуживании;
• перекачка туго вязких материалов;
• отсутствие пульсаций при работе;
• предоставление выбора зазора между зубьями, что позволяет работать материалами разной плотности.

Принцип работы насоса с внутренним зацеплением для вязких жидкостей

Недостатками можно отметить низкую производительность шестеренного насоса, повышенную чувствительность к твердым составам. Нахождение подшипника в погружаемой среде может отрицательно сказываться на антикоррозийных свойствах материала.

Типы шестеренчатых установок

По способу зацепления зубчатые установки классифицируются на несколько типов.

1. С внешним зацеплением. Самый распространенный и простой вариант. Шестерни находятся друг напротив друга, оснащены независимыми приводами. Одна из них выступает ведущей, заставляет двигаться вторую. Данные аппараты подходят для перекачки продуктов высокой степени вязкости, без содержания включений. Они способны функционировать при довольно большом давлении (в сравнении с другими типами зубчатых установок).

2. С внутренним зацеплением. В данном случае ведомая шестерня находится внутри ведущей, которая имеет больший диаметр, опирается на стальной полумесяц. При вращении деталей такая конструкция отличается большим объемом вытеснения.

3. Трехшестеренные. Агрегаты включают в себя одну ведущую шестерню и две ведомые, также четыре всасывающие и пять напорных полостей. Такие установки удобно применять в гидроприводах, когда требуются две напорные гидролинии, которые не зависят друг от друга. Количество зубьев на шестернях и угол их зацепления напрямую влияют на равномерность подачи жидкого вещества. Соответственно, чем больше количество зубьев, тем более плавной будет подача. Боковые стенки корпуса аппарата имеют разгрузочные канавки, по ним жидкость отходит в полости, поэтому не защемляется в области контакта зубьев.

Шестеренчатый насос с внутренним зацеплением

Шестеренчатые насосы с внутренним зацеплением универсальны. Они часто используются как для жидкостей с низкой вязкостью, такие как растворители, бензин и.т.д. Так же они прекрасно работают с высоковязкими жидкостями, например битум, клей, жидкое стекло, присадки, шоколад. Насосы могут работать в широком диапазоне по вязкости: от 1 до 1 000 000 сПз.

Помимо этого насос может перекачивать жидкость с очень высокой температурой до + 400 ˚С. Это достигается за счет настраиваемого зазора между зубьями ротора и корпуса насоса в зависимости от температуры и вязкости.

Конструкция шестеренчатого насоса с внешним зацеплением

Рабочими органами шестеренного насоса с внутренним зацеплением является ротор и ведомое колесо, которые работают по принципу «шестерня в шестерне». В устройстве данного типа шестеренчатого насоса также можно выделить следующие элементы:

• Ведомая шестерня
• Ротор
• Система уплотнения вала
• Всасывающий патрубок
• Нагнетательный патрубок
• Встроенный предохранительный клапан

Принцип действия шестеренного насоса с внешним зацеплением

При получении вращательного движения от привода насоса, ротор передает это движение ведомой шестерне.

1. Жидкость поступает через всасывающий патрубок в образовавшуюся полость между ротором (внешняя шестерня) и ведомой шестерней (внутренняя шестерня).
2. Жидкость проходит через насос между зубьями ротора и ведомой шестерни. Специальная вставка по форме полумесяца разделяет жидкость и действует как уплотнение между всасывающим и нагнетательным патрубком.
3. Перед вытеснением жидкости из напорного патрубка проточная часть насоса практически полностью заполнена жидкостью. Ротор и ведомое внутреннее колесо образуют полностью запертые уплотненные карманы, в которых и транспортируется жидкость. Затем шестерни повторно зацепляются и тем самым выдавливают жидкость в нагнетательный патрубок насоса.

Вал и подшипники

Какой бы вид колеса  не применялся, он закреплен на вращающемся валу. Вал должен быть закреплен в корпусе подшипниками одним из 2 способов:

1. Консольно
2. Симметрично

Консольное закрепление

При консольном укреплении вала, рабочее колесо закреплено на одном конце, а подшипники на другом.

Такая конструкция располагает всасывающее и напорное отверстие перпендикулярно друг другу, а всасывающее отверстие – прямо перед центром колеса.

Такие насосы называются насосы с торцевым всасыванием. Они широко распространены из-за своей дешевизны и простоты производства, но они имеют один недостаток, связанный с путём движения жидкости.

Во время работы насоса, создается зона с низким давлением во всасывающем отверстии.

Есть зона повышенного давления на выходе из колеса, из которого жидкость, получившая энергию, попадает в спиральный кожух.   

Жидкость течет к задней пластине в открытых и полуоткрытых колесах, что полностью разрушает баланс  давлений. В результате возникает осевая сила или нагрузка – выталкивающая колесо к всасывающему отверстию.

Это можно компенсировать, устанавливая сильные подшипники или просверлив дырки в пластине колеса для выравнивания давлений. Но это не эффективные способы.

Симметричное крепление

Более действенное решение – расположение вала на подшипниках с двух сторон. Это называется симметричной конструкцией.

Поддержку вала улучшает не только расположения подшипников с двух сторон, но и возможность использовать симметрические закрытые колеса с двойным всасыванием.

Поскольку есть такие же зоны с высоким и низким давлением на обеих сторонах колеса, это успешно устраняет нагрузочные силы, благодаря балансу давлений. Так же эта конструкция имеет иное преимущество. Всасывающее и напорное отверстия расположены параллельно друг другу на противоположных сторонах насоса, и корпус разделён по оси.

Просто открутив болты и сняв крышку, обслуживающий техник может добраться до вращающейся части насоса внутри него без извлечения всего насоса из системы.

Благодаря раздельной осевой конструкции, насосы в симметричном расположении подшипников называют насосами с разборным корпусом.

Всё это, конечно же, очень весомые причины для того чтобы установить в своей шахте такой насос прямо сейчас. Но есть некоторые недостатки. Потому что обслуживающие операции и требования к уплотнению более сложные для насосов с разборным корпусом, чем для насосов с торцевым всасыванием. Они так же более дорогие.

Шестеренный насос виды

Различают два основных вида конструкции шестеренчатых насосов:

1. Конструкция с внешним зацеплением. Данный вид конструкции наиболее распространен. Две шестерни закреплены напротив друг друга. Одна шестерня является ведущей, и приводит в движение вторую шестерню.
2. Конструкция с внутренним зацеплением. Менее распространены, ввиду больших запросов к точности при создании агрегата, но в отличии от внешнего сцепления эти агрегаты более компактны. Две шестеренки закреплены одна в другой, ведущей является внутренняя шестерня с наружными зубцами. Внешняя (охватывающая) шестерня располагается в цилиндрической расточке корпуса и имеет внутренние зубья. Чаще всего в конструкции присутствует серповидный элемент, который разделяет области подачи и нагнетания.