Радиально поршневой насос: устройство, принцип работы

• Внутреннее устройство насоса и общий принцип его работы
• Разновидности радиально поршневых насосов
• Как рассчитать подачу для такого насоса
• Характеристики
• Преимущества и недостатки радиально поршневого насоса
• Сфера применения

Радиально-поршневой насос получил достаточно обширное распространение в различных сферах хозяйства и производства. Стоит более подробно рассмотреть принципы его действия, а также внутреннее устройство.

Внутреннее устройство насоса и общий принцип его работы

Прежде всего, под радиально поршневыми насосами подразумевают такие насосные агрегаты, у которых ось вращения на ведущих звеньях располагается под прямым углом по отношению к осям рабочих органов, либо под углом, равным больше 45 градусов. Также эти насосы относятся к так называемому виду объемных гидромашин.

Их конструктив может различаться деталями, в зависимости от той или иной модели машины. Однако в общем виде он выглядит следующим образом:



На представленной схеме указаны основные рабочие элементы насоса:

• роторная часть, которая, соответственно, устанавливается в статорной части;
• статорная часть, оснащенная эксцентриситетом;
• рабочий поршень, которых в данной схеме пять, однако в реальности их может быть разное количество. Их прижимают к статорной части посредством естественной центробежной силы, а также специальных пружин. Во время вращения роторной части насоса поршень перемещается внутри своего отверстия, таким образом, совершая возвратные и поступательные движения, что приводит к увеличению и уменьшению объема в рабочей камере. При этом во время увеличения рабочего объема распределительным узлом осуществляется соединение полости, расположенной под поршнем, с так называемой линией всасывания;
• линия нагнетания – с ней осуществляется соединение вышеупомянутой полости во время уменьшения рабочего объема камеры;
• линия всасывания.

Цапфовый узел распределения располагается на центральной части роторной части. Потоки рабочей жидкости распределяются посредством окон на линиях нагнетания и всасывания. Полости, которые располагаются под поршневой частью, во время фазы всасывания соединяются с окном позиции 5, а на фазе нагнетания – с окном позиции 4 через соответствующие отверстия.

Почти всегда насосные машины такого типа изготавливаются с числом поршней, равным нечетному количеству (три, пять, семь и т.д.). Благодаря этому, удается значительно уменьшить уровень пульсации во время подачи. Как раз пульсированную подачу часто и относят к наиболее существенным минусам радиально поршневых насосов.

Разновидности радиально поршневых насосов

Данный тип насосов не является устоявшимся. Конструкторы постоянно работают над улучшением конструктива оборудования. Это приводит к тому, что на сегодняшний день существует несколько типов таких насосов.

В частности, по числу рабочих ходов поршней за одно вращение выделяют одноходовые и многоходовые варианты. Если же проводить классификацию по механизмам распределения, то это будет насос либо с распределением клапанного типа, либо с цапфовым.

Можно предложить классифицировать насосы по типам их конструкций – насосы с эксцентриковым валом, либо оборудованные эксцентриковым ротором. Каждый из этих видов имеет свои особенности и позволяет расширять возможности его владельца.

Более подробно о видах этих насосов можно узнать у специалистов «Центра технического обеспечения и сервиса», который занимается производством гидрооборудования и изготовлением печатных плат.

Как рассчитать подачу для такого насоса

Под подачей подразумевается показатель расхода жидкостей, проходящих через напорные патрубки, то есть через линию напора. Можно встретить самые разные методики расчета данного показателя. В то же время, существует достаточно простая формула, позволяющая точно рассчитать подачу в случае с радиально поршневым насосом: Q = Vzn = 2eSzn.

В приведенной формуле переменным присваиваются следующие значения:

• Q – подача для насоса;
• V – показатели рабочего объема каждой из его камер;
• n – показатель частоты оборотов вала привода;
• e – показатель эксцентриситеты;
• z – число поршней, которые установлены в насосе;

Подачу в этом случае определяют через показатель частоты обращения вала, диаметр и показатель хода, а также количество поршней, предусмотренных конструктивом. Показатель хода поршней здесь составляет 2 эксцентриситета, однако он может быть и другим.

Переменная S является в приведенном способе расчета показателем кратности работы. Данное насосное оборудование может быть как двух-, так и неоднократного действия. Это возможно путем создания на внутренних частях корпуса специализированного профиля, обеспечивающего за каждый оборот роторной части 2 и больше рабочих ходов.

Кроме того, можно заметить, что такая разновидность гидронасосов, как конструкции однократного действия, часто является регулируемой. В таких машинах показатели рабочих объемов изменяют через смещение роторной части относительно корпусной части.

Характеристики

В зависимости от конкретной модели и его разновидности, технические характеристики насоса могут различаться между собой. Однако в усредненном виде они выглядят примерно так:

1. Показатель максимального рабочего давления – 100 мегапаскалей – здесь все зависит от физических габаритов насоса.
2. Показатели рабочего объема составляют от 0.5 до 100 кубических см.
3. Скорость вращения обеспечивается от 1 000 до 3 000 оборотов в минуту.
4. Развиваемая мощность – до 3 мегаватт.

Что же касается уровня шумности, то можно охарактеризовать его как средний – даже при достаточно высоких рабочих нагрузках.

Преимущества и недостатки радиально поршневого насоса

Данный вид насосного оборудования является надежным. Конструкторы постарались, чтобы каждый составной элемент исправно выполнял свою функцию. Таким образом, насосы радиально поршневого типа позволяют длительное время работать в условиях повышенного давления. Там, где ни один другой вид насосов долго не выдержит, на помощь может прийти как раз радиально поршневой.

Кроме того, такой насос отличается продолжительным сроком бесперебойной эксплуатации. Изготовители дают гарантию 40 000 часов работы на отказ, а то и больше. Зафиксированы случаи, когда такие насосы функционировали на протяжении 15 лет без ремонтных работ.

Наконец, можно гибко регулировать рабочие объемы насоса – это также немаловажное преимущество перед остальными типами насосов – как в конструктивном плане, так и в экономическом.

Есть, впрочем, и недостатки. Прежде всего, потребители отмечают пульсированный характер подачи. В некоторых случаях данный момент действительно является критически важным. Отсюда вытекает и еще один минус – пульсированное давление. Можно также отметить повышенные инерционные показатели поворотных элементов.

Радиально поршневое насосное оборудование нельзя назвать малогабаритным. В особенности, в радиальном направлении. Да и вес его для каждой предлагаемой единицы развиваемой мощности несколько больше, нежели в случае с остальными видами гидронасосов.

Сфера применения

Выше уже было отмечено, что данный вид насосов активно используется там, где требуется работа под высоким давлением – причем, в течение весьма продолжительного времени. Не каждый вид насосов справится с этим, поэтому надежда остается именно на насосы радиально поршневого вида.

Это различные гидравлические прессы, станковое оборудование, прокатные станы, а также многие другие системы, функционирующие под достаточно высоким давлением – от 400 бар и выше. Как правило, это машиностроительная сфера. Часто зажимные устройства и прессы требуют давления не ниже 700 бар, а то и больше.

В любом случае, данный тип насосного оборудования используют значительно реже, нежели, к примеру, насосы аксиально-поршневого типа, оборудованные качающим узлом. Главным их отличием от прочих насосов роторного типа является то, что производят их с большим рабочим объемом.

Для частного применения данные насосы практически не подходят в силу их сравнительно высокой конструктивной сложности. Да и мощности, как правило, с избытком для повседневного частного использования.