Роторно-пластинчатый насос — это тип насоса объемного действия , который состоит из лопастей , установленных на роторе , вращающемся внутри полости. В некоторых случаях эти лопасти могут иметь переменную длину и/или быть натянутыми для поддержания контакта со стенками при вращении насоса.
Этот тип насоса считается менее подходящим, чем другие вакуумные насосы для высоковязких и высоконапорных жидкостей [ нужна цитата ] и сложным в эксплуатации [ нужна уточнение ] [ нужна цитата ] Они могут выдерживать короткие периоды работы всухую и считаются подходящими для низковязких жидкостей [ нужна цитата ]
Самый простой лопастной насос имеет круглый ротор, вращающийся внутри большей круглой полости. Центры этих двух окружностей смещены, что приводит к эксцентриситету. Лопасти установлены в пазах, вырезанных в роторе. Лопасти имеют определенный ограниченный диапазон движения внутри этих пазов, так что они могут поддерживать контакт со стенкой полости при вращении ротора. Лопасти могут поддерживать такой контакт с помощью таких средств, как пружины , сила тяжести или центробежная сила . Небольшое количество масла может присутствовать внутри механизма, чтобы помочь создать лучшее уплотнение между кончиками лопастей и стенкой полости. Контакт между лопастями и стенкой полости делит полость на «лопастные камеры», которые выполняют насосную работу. На всасывающей стороне насоса лопастные камеры увеличиваются в объеме и, таким образом, заполняются жидкостью, нагнетаемой под действием входного вакуумного давления, которое является давлением откачиваемой системы, иногда просто атмосферного. На стороне нагнетания насоса камеры лопастей уменьшаются в объеме, сжимая жидкость и, таким образом, выталкивая ее из выпускного отверстия. Действие лопастей протягивает тот же объем жидкости с каждым оборотом.
Многоступенчатые пластинчато-роторные вакуумные насосы, которые прокачивают жидкость через ряд из двух или более пластинчато-роторных насосных механизмов для повышения давления, могут достигать вакуумметрического давления до 10−6 бар ( 0,1 Па ).
Пластинчатые насосы обычно используются в качестве гидравлических насосов высокого давления и в автомобилях, включая насосы наддува , гидроусилителя руля , кондиционирования воздуха и автоматической трансмиссии [ требуется ссылка ] . Насосы для среднего давления включают такие приложения, как карбонизаторы для фонтанных диспенсеров безалкогольных напитков и кофемашины эспрессо [ требуется ссылка ] . Кроме того, пластинчатые насосы могут использоваться в газовых приложениях низкого давления, таких как впрыск вторичного воздуха для контроля выбросов выхлопных газов автомобилей или в системах химического осаждения паров низкого давления [ требуется ссылка ] .
Пластинчато-роторные насосы также являются распространенным типом вакуумных насосов , с двухступенчатыми насосами, способными достигать давления значительно ниже 10−6 бар . Они встречаются в таких приложениях, как обеспечение помощи при торможении в больших грузовиках и дизельных легковых автомобилях (двигатели которых не создают вакуум на впуске) через усилитель тормозов , в большинстве легких самолетов для управления гироскопическими летательными приборами , в откачивании линий хладагента во время установки кондиционеров , в лабораторных сублимационных сушилках и вакуумных экспериментах в физике [ требуется ссылка ] . В пластинчатом насосе перекачиваемый газ и масло смешиваются внутри насоса, и поэтому их необходимо разделять снаружи. Поэтому вход и выход имеют большую камеру, возможно, с завихрением, где капли масла выпадают из газа. Иногда вход имеет жалюзи, охлаждаемые комнатным воздухом (насос обычно на 40 К горячее), чтобы конденсировать растрескавшееся перекачиваемое масло и воду и позволять им падать обратно во вход. При использовании этих насосов в системах с высоким вакуумом (где приток газа в насос становится очень низким), серьезной проблемой становится загрязнение всей системы молекулярным обратным потоком масла.
Как и многие простые механизмы, неясно, когда был изобретен роторный лопастной насос. Книга Агостино Рамелли 1588 года Le divers et artificiose machine del capitano Agostino Ramelli («Различные и гениальные машины капитана Агостино Рамелли») содержит описание и гравюру роторного лопастного насоса [1] наряду с другими типами роторных насосов, что говорит о том, что конструкция была известна в то время. В более позднее время лопастные насосы также появляются в патентных записях 19-го века. В 1858 году патент США был выдан некоему У. Пирсу на «новое и полезное улучшение роторных насосов», в котором признавалось, что предшествующим уровнем техники скользящие лопасти «используются в сочетании с эксцентричной внутренней поверхностью». [2] В 1874 году канадский патент был выдан Чарльзу К. Барнсу из Саквилла, Нью-Брансуик . [3] [4] [5] С тех пор были различные усовершенствования, включая регулируемый лопастной насос для газов (1909). [6]
Одним из главных преимуществ лопастного насоса является то, что конструкция легко подходит для использования в качестве насоса с переменным рабочим объемом, а не насоса с постоянным рабочим объемом, такого как прямозубчатый или героторный насос . Расстояние от ротора до эксцентрикового кольца используется для определения рабочего объема насоса. Позволяя эксцентриковому кольцу поворачиваться или перемещаться относительно ротора, рабочий объем можно изменять. Лопастной насос может даже качать в обратном направлении, если эксцентриковое кольцо перемещается достаточно далеко. Однако производительность не может быть оптимизирована для перекачивания в обоих направлениях. Это может сделать очень интересный масляный насос с гидравлическим управлением.
Пластинчатый насос с переменным рабочим объемом используется в качестве энергосберегающего устройства и применяется во многих областях, включая автомобильные трансмиссии, уже более 30 лет. [7] [8] [9]